斜拉索气动力及流场特性研究

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1、密级：公开ＳＨＩＪＩＡ艺ＨＵＡＮＧＴＩＥＤＡＯＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ工学硕壬学位论文斜拉索气动为及流场特性研究ＳｔｕｄｙｏｎＡｅｒｏｄｙ凸ａｍｉｃＦｏｒｃｅａｎｄＰｌｏｗＦｉｅｌｄＶＶＣｈａｒａｃｔｅ－ｒｉｓｔｉｃｓｏｆＳｔａｙｃａｂｌｅｓ填养单位：主木工程学晓专业：桥梁与隧道工程研究生：邵奇指导教师：刘庆宽教授二〇—五年一月ＪＩ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王作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加＾＾１标巧和致谢的地方外，

2、也不包，论文中不包含其他人已经发表或撰写巧的研究成果含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中。与我作了明确的说明并表示了谢意。＞？签名：日期；任—砰逢．７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口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±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Ｗ采用影印、缩印或其他复

3、制手段保存论文，可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：邓奇－日期：－ＩｃｉＳｊ．Ｊ导师签名：確、屯曰期；刈密级：公开工学硕士学位论文斜拉索气动力及流场特性研究StudyonAerodynamicForceandFlowFieldCharacteristicsofStay-cables培养单位：土木工程学院专业：桥梁与隧道工程研究生：邵奇指导教师：刘庆宽教授二○一五年一月摘要摘要斜拉桥要承受许多动荷载，如：风荷载、地震荷载、行人荷载和交通荷载等。风荷载是设计斜拉桥特别是斜拉索重要的荷载，在设计

4、阶段准确掌握风荷载对于大桥的安全和经济具有重要的意义。对于二维圆柱，在临界雷诺数下出现较大的升力，但一直没有引起重视。目前对于斜拉索或桥塔等桥梁圆形截面构件，只考虑了临界或超临界雷诺数状态下气动阻力与亚临界状态下的不同，并没有考虑临界雷诺数状态下出现的不可忽视的升力作用。再者产生较大的升力是否是影响斜拉索振动的一种因素有待研究，所以考虑全雷诺数范围内气动力特性与雷诺数的关系及其流场特性是需要研究的问题。首先在低速试验段从斜拉索模型雷诺数效应问题着手，研究了斜拉索模型在全雷诺数范围内气动力及流场特性，重点研究了临界雷诺数区域内的气动力及流场特性。在亚临界雷

5、诺数区域，随着雷诺数的增加，平均阻力缓慢减小或基本保持不变，平均升力在零值附近波动。风压周向对称分布，斜拉索模型驻点位置偏离平衡位置作周期性摆动，摆动频率与旋涡脱落频率一致。在临界雷诺数区域第一阶段，风压周向非对称分布，两侧产生不对称气泡，并且此时平均阻力急剧下降，并有较大升力产生；在临界雷诺数区域第二阶段，风压分布呈周向对称分布，平均阻力继续急剧下降，平均升力恢复到一个较小值附近。其次在高速试验段研究了不同雷诺数不同轴向间距下斜拉索模型升力系数的相关性问题。对于轴向间距1≤s<3和雷诺数1.0×105≤Re<1.6×105的区域内，斜拉索模型升力系数相

6、关性为显著相关或高度相关，其中s=1时为显著相关，s=2时为高度相关，对于其他区域相关系数很小，基本为微相关。最后综合高、低速试验段的研究成果，认为对于低速试验段的斜拉索模型只有一圈测点出现了较大的升力，而其他圈测点的平均升力系数基本为零，可能是由于其他圈测点与此圈测点的轴向间距较大，并且出现升力时的雷诺数较大，则各圈测点的升力系数相关性为微相关，各圈是否出现升力（即是否会产生不对称气泡）基本是独立的，不会相互影响。关键词：斜拉索；风洞试验；圆柱绕流；气动力；流场；雷诺数效应；风压分布；频谱分析；相关性AbstractAbstractCable-stay

7、edbridgessurferagreatofdynamicloads,forexamplewindload,seismicload,pedestrianload,trafficloadandsoon.Astheimportanceofwindloadtodesigningcable-stayedbridges,inparticularstay-cables,itisofimmediatesignificancetomasteritforthesafetyandeconomicsofbridgesindesignphase.Itisregrettable

8、thatfewpeopleattachgreatimportancetothef