临界雷诺数区光滑圆柱气动力特性研究

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文临界雷诺数区光滑圆柱气动力特性研究ResearchonCharacteristicofAerodynamicsforaSmoothCylinderintheCriticalReynoldsNumberRange培养单位：土木工程学院专业领域：建筑与土木工程学生姓名：黄伯城校内导师：马文勇教授校外导师：赵贞欣高工二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书

2、而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要工程中存在大量的圆形断面细长结构，其常在强风下发生大幅振动，这类结构在发生大幅振动时

3、，其雷诺数常进入临界区，因此，临界雷诺数区是影响细长圆柱结构气动不稳定性的重要因素之一。在细长圆柱的风荷载测试中，由于风洞尺寸的限制，常常采用不同长细比的试验模型进行测试，因此，长细比是影响该类结构气动力测试结果的重要试验参数之一。本文采用刚性模型测压试验以及弹性悬挂同步测压、测振风洞试验，研究了长细比对圆柱气动力特性的影响以及圆柱在临界雷诺数区的静态与动态气动力分布特性，主要包括以下几个方面：（1）长细比对光滑圆柱气动力特性的影响。分析了亚临界、临界区及超临界区不同长细比圆形断面柱体中心局部气动力及风压分布随长细比的变化规律。（2）光滑圆柱在临界雷诺数区静态气动力分布的三维特性。主要对不同

4、雷诺数下圆柱沿展向不同横断面处的流动状态、旋涡脱落过程以及脉动压力等方面分析了其三维性。（3）光滑圆柱在临界雷诺数区动态气动力分布特性。着重分析了在临界区光滑圆柱发生大幅振动时的动态气动力分布特性，并对临界区圆柱发生大幅振动的原因进行了分析。通过对试验结果分析，得出了以下几个主要结论：（1）在亚临界与超临界区，对于采用4倍直径端板的有限长度圆柱模型，跨中气动力特性随着长细比的变化规律并不连续；在临界区，在一定的雷诺数范围内，圆柱跨中的气动力试验结果受长细比的影响较小，并呈现出较强的三维特性；（2）光滑圆柱在临界区静态气动力分布的三维特性主要表现是：圆柱沿展向不同位置处的旋涡脱落过程、脉动风压

5、强度以及流动状态等方面表现出的差异性；（3）细长圆柱体结构在临界区发生风致大幅振动的原因是光滑圆柱一侧产生分离泡，并引起较大的平均升力，其沿展向不同位置处分离泡范围内的脉动风压强弱程度也是重要的影响因素之一。关键词：光滑圆柱；长细比；气动力特性；临界雷诺数区；风洞试验AbstractCircularcylindersarewidelyusedincivilengineering.Windinducedlarge-amplitudevibrationoftenoccursinslenderstructureswithcircularcross-sections.Thiskindofstruct

6、ureinlargeamplitudevibrationwhentheReynoldsnumberisoftenenterthecriticalReynoldsnumberrange,therefore,thecriticalReynoldsnumberrangeisoneoftheimportantfactorsinfluencingthestabilityofslendercylindricalstructuregas.Themosttestingmodelsareasectionalmodelbecauseofthelimitationofwindtunnels.Therefore,t

7、heaspectratioisasignificantparameterinaerodynamicforcestestsinwindtunnel.thisdissertationadoptsrigidmodelwindtunneltestandelasticsuspensionsynchronouspressuremeasurementwindtunneltest,tostudytheinfluenceofd