为了研究并列双钝体箱梁气动力的干扰机理,进行了双钝体箱梁在不同间距比下的数值计算,并与风洞试验结果进行对比。研究表明:数值计算所得的气动力系数变化规律与风洞试验结果基本一致,数值计算得到的可视化流场分布可以解释气动力的干扰机理;并列双箱梁之间存在明显的漩涡,这是上游箱梁阻力系数减小、下游箱梁阻力系数为负的主要原因;下游箱梁的顶板受到的风吸作用明显减弱,这是下游箱梁升力显著减小的主要原因。

通过刚性模型测压风洞试验,在均匀流场中测试了标准方形断面及圆角率分别为0.1,0.2,0.3和0.4时的方形断面在雷诺数Re=0.8×10^5~3.8×10^5内的气动特性。结果表明:在试验雷诺数范围内,标准方形断面的平均阻力系数、平均升力系数及斯特罗哈数基本不受雷诺数的影响,但脉动升力系数受雷诺数的影响比较明显;圆角率为0.1的方形断面的平均阻力系数、平均升力系数及斯特罗哈数随雷诺数有一定变化,脉动升力系数随雷诺数的变化明显;圆角率为0.2,0.3和0.4的方形断面的平均阻力系数、平均升力系数及斯特罗哈数对雷诺数非常敏感,其在临界雷诺数附近均产生了明显的跳跃现象,但脉动升力系数受雷诺数的影响相对不大。

斜拉索作为斜拉桥的重要受力构件,其风荷载设计在桥梁抗风设计中具有重要意义。斜拉索在生产、运输和安装过程中有可能受到损伤,针对不同程度表面损伤的斜拉索,利用风洞测力试验,研究了亚临界、临界和超临界雷诺数区域损伤程度对斜拉索气动阻力的影响,并得到了表面损伤斜拉索气动阻力的计算方法。结果表明:在一定的风向范围内,斜拉索表面损伤对其气动阻力影响显著,在亚临界区,表面损伤模型阻力系数大于光滑模型;进入临界区后,表面损伤模型的阻力系数则小于光滑模型;在超临界区,二者又比较接近。随着划痕的加深,临界区起始雷诺数提前,且在临界雷诺数区,随着雷诺数的增大,阻力系数减小。对不同损伤程度斜拉索的阻力系数进行拟合,得出相应的计算公式,以方便斜拉索气动阻力的估算。

通过刚性测压模型风洞试验,在均匀流场中测试了圆角率R/D=0.4的方形断面在0°~45°风向角、雷诺数Re=0.8×10^5~3.8×10^5时的气动特性。结果表明:试验雷诺数范围内,所有风向角下模型的阻力系数均值、升力系数均值、升力系数脉动值及斯特罗哈数基本上都受到雷诺数的影响。与其他风向角相比,0°~17.5°风向角时,阻力系数均值和升力系数均值受雷诺数的影响更大;7.5°~45°风向角时,升力系数脉动值受雷诺数的影响更大;0°~12.5°风向角时,斯特罗哈数受雷诺数的影响更大。

为研究宽高比对扁平箱梁气动力特性的影响规律及流场机理,以国内某跨海大桥初步设计方案为背景,在7个风攻角下对4个不同宽高比的扁平箱梁进行了数值模拟研究,得到了扁平箱梁的三分力系数、风压系数和时均流线图。研究表明,扁平箱梁的阻力系数受宽高比的影响比升力系数和扭矩系数显著。宽高比的增加会使扁平箱梁受到的阻力减小,但会使其受到更大的升力和扭矩。不同宽高比下扁平箱梁所形成旋涡的位置基本相同,但大小和强度不同,这直接导致了扁平箱梁所受气动力的变化。

矩形断面在实际工程中应用广泛,对其角部进行圆角化处理可有效减小风荷载并改善风致振动性能,然而圆角矩形断面的气动特性存在明显的雷诺数效应。为研究宽厚比为21的圆角矩形断面气动特性的雷诺数效应,减小在这类断面结构的风荷载和风致振动分析中因雷诺数原因引起的误差,对5种不同圆角率(0.1、0.2、0.3、0.4和0.5)的刚性模型进行了测压风洞试验,试验雷诺数范围为0.8×105~3.6×105。通过风洞试验得到并分析了不同圆角率矩形断面的平均阻力系数、平均风压系数和斯特罗哈数随雷诺数的变化规律,并与标准矩形断面进行对比。研究结果表明不同于标准矩形断面,5种圆角矩形断面的气动特性均表现了一定的雷诺数效应,这种雷诺数效应随圆角率的增大先增强后减弱,当圆角率为0.2时最强,其在雷诺数为2.8×105时发生了明显跳跃;不同圆角矩形断面的平均阻...

为研究山区峡谷大跨度人行悬索桥的抗风性能,以一座跨度为389 m的人行悬索桥为背景开展风洞试验研究。首先采用地形模型风洞试验获得加劲梁设计基准风速、静阵风风速和颤振检验风速;然后采用节段模型测力风洞试验测得加劲梁气动力系数随风攻角的变化规律,采用节段模型测振风洞试验测得加劲梁在风荷载作用下的竖向位移根方差及扭转角根方差,以分析加劲梁的涡振特性和颤振稳定性。结果表明随着风攻角由-10°变化到10°,加劲梁的阻力系数先减小后增大,升力系数明显增大,扭矩系数缓慢增大;加劲梁在+3°和+5°风攻角下均发生了扭转涡振和软颤振现象,但涡振的起始风速均大于设计基准风速,颤振临界风速均大于颤振检验风速,表明该桥具有较好的涡振性能和颤振稳定性。

为研究线形布置双方柱在不同风向角和不同间距比时的平均气动力特性,采用刚性模型测压风洞试验的方法,测试并分析了双方柱在风向角0°≤α≤90°、间距比1.2≤L/D≤8范围内的平均升阻力系数。研究表明,线形布置双方柱的平均气动力特性按照风向角可分为3类小风向角(0°≤α≤10°)、中等风向角(10°<α<60°)和大风向角(60°≤α≤90°)。小风向角下,平均气动力系数在临界间距比3≤L/D≤4时存在明显的跳跃现象;中等风向角下,随间距比的增大,上游方柱的平均阻力系数先减小后增大,平均升力系数变化不大,下游方柱的平均阻力系数逐渐增大,平均升力系数逐渐减小;大风向角下,当L/D≤2时,随着间距比的增大,上游方柱的平均阻力系数逐渐减小,平均升力系数先减小后增大,下游方柱的平均阻力系数先减小后增大,平均升力系数则相反;当L/D≥2.5时,双方柱的平均气动力...

针对宽厚比为2、圆角率为0.3的矩形柱,采用刚性模型测压风洞试验的方法,在均匀流场中对其表面风压时程在不同雷诺数和不同风向角下进行了测试。分析了不同风向角下平均阻力系数、平均升力系数和平均风压系数随雷诺数的变化规律。结果表明,随着雷诺数的增大,平均阻力系数减小,平均升力系数会产生明显的跳跃现象。迎风侧角点的风吸力会在较高雷诺数时产生明显的突增现象,随着风向角的增大,突增幅度先增大后减小。

为了探究偏置状态迷宫密封的泄漏特性,使用ICEM CFD软件对迷宫密封水体模型进行结构化网格划分,并选择标准k-ε湍流模型,以不可压缩流体为工作介质对不同偏心率的迷宫密封进行了数值模拟计算,分析了不同间隙和压比对偏置迷宫密封泄漏特性的影响。结果表明：迷宫密封在偏心率不变的情况下,密封泄漏量随着节流间隙的增大而增加;密封泄漏量随着压比的增大而增加,且在高压比工况下,泄漏量随偏心率的变化更加明显。