利用顶部柔膜颤振抑制三维方形棱柱气动力

摘要

通过风洞实验研究了高宽比H/d=5的正方形棱柱顶部柔性薄膜颤振对柱体气动力特性的影响规律.模型宽度为40 mm,来流风速4～20 m/s,对应Reynolds数为10960～54800.柔性薄膜为厚度0.04 mm的高压聚乙烯膜,长度l=0.5～4 cm不等.实验发现,柔性薄膜的振动状态对三维方柱气动力特性有显著影响.低风速下,柔性薄膜不发生颤振,其对方柱气动力影响不大;随风速的增加,柔性薄膜发生颤振,方柱的时均阻力、脉动阻力和脉动侧向力最多分别减少约5％,25％和60％.柔膜发生颤振的临界风速随其长度增大而减小.只要柔膜发生颤振,其对柱体气动力的影响都是类似的,与其长度无关.流动可视化实验发现,薄膜的颤振改变了方柱绕流场,使柱体上半部分的反对称展向漩涡变为受膜拍动控制的对称结构,且越靠近自由端,此现象越明显.