单圆柱风荷载的雷诺数效应研究

摘要

较于一般矩形截面构筑物，圆柱形构筑物在流场中的绕流特性及受力特性对雷诺数的变化更敏感，为了能在低风速风洞中模拟圆柱形构筑物的实际绕流特性，故需降低临界雷诺数，提高有效雷诺数，使风洞中的圆柱模型能够处于实际的高超临界区。本文结合国内外理论研究及实际的风洞试验，通过在圆柱表面粘贴纸条和在风洞中加格栅的方式分别改变圆柱表面的粗糙度、流场中的紊流度，并结合对圆柱表面压力分布的测量，阻力系数的计算，分析粗糙度及紊流度对圆柱有效雷诺数的影响，以有效的模拟实际的绕流情况。
　　通过风洞试验分别讨论在均匀流及两种不同湍流度下，对光滑圆柱及4种不同粗糙表面圆柱进行表面压力的测量，得到圆柱表面压力系数分布、阻力系数大小，对比分析各个工况下圆柱在风洞中实际所处的流场特性及实际的有效雷诺数和计算的名义雷诺数关系，分析总结在低风速风洞中模拟实际圆柱绕流的具体措施。
　　通过对理论知识的归纳总结与试验数据的分析计算，得出并验证了流场中紊流度、圆柱表面粗糙度对圆柱表面压力系数的分布、阻力系数的大小的影响规律，得到了与圆柱绕流特性之间的变化规律。
　　通过以上规律的分析及试验数据的计算，得到了在各个试验工况下，模拟超临界绕流的可行性，并给出了在该低风速风洞中模拟圆柱超临界绕流时，对应的最小名义雷诺数以及具体的试验措施。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 目的与意义

1．2 研究内容

1．3 研究方法

第2章 自然风的特性

2．1 自然界风的简介

2．1．1 风的定义

2．1．2 大气边界层

2．1．3 平均风速剖面

2．2 平均风特性

2．2．1 基本风速

2．2．2 基本风压

2．2．3 平均风压系数

2．3 脉动风特性

2．3．1 湍流强度

2．3．2 湍流积分尺度

2．3．3 脉动风速谱

2．4 本章小结

第3章 单圆柱绕流特性

3．1 单圆柱绕流特性分析

3．1．1 单圆柱绕流形态

3．1．2 阻力系数

3．1．3 斯托罗哈数St

3．2 绕流计算理论

3．2．1 有效雷诺数理论计算

3．2．2 平均阻力系数理论计算

3．2．3 圆柱表面平均压力分布理论计算

3．3 本章小结

第4章 单圆柱的风洞试验

4．1 风洞试验设计

4．1．1 模型的制作

4．1．2 试验的工况

4．1．3 试验的设备

4．1．4 试验的方法

4．2 试验数据及分析

4．2．1 均匀流流场的测量

4．2．2 紊流流场的测量

4．2．3 均匀流下圆柱测压

4．2．4 紊流下圆柱测压

4．3 常规风洞模拟超I临界绕流的条件

4．4 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献