设计制作高径比为2的串列圆柱塔楼模型,在均匀流场(Iu=0)和均匀湍流场(Iu=8%)开展不同雷诺数(Re=1.73×10~5和Re=5.18×10~5)以及不同间距比下的同步测压风洞试验,得到前、后圆柱塔楼1/2高度处局部体型系数和干扰系数(IF)。结果表明:超临界均匀流场下,前后圆柱塔楼的局部体型系数在任意间距比下均大于二维串列圆柱相应值;风向下游处圆柱塔楼同样会影响上游圆柱塔楼的气动力;带有较高湍流度或雷诺数达到超临界区间的来流条件下,下游圆柱塔楼干扰系数大于1,建议对存在临近干扰且位于不利风向角下游处的圆柱形高层建筑体型系数进行修正。为实际工程中存在临近干扰的圆柱形高层建筑体型系数的取值提供了试验依据。

对长径比L/D=2的悬臂圆柱在来流风速5～20m/s(Re=1.73×10~5～6.90×10~5)下进行层流来流和湍流来流(Iu=9.5%)风洞试验,研究亚临界至超临界雷诺数、高湍流度下悬臂圆柱绕流的气动力特性,包括阻力系数、平均风压分布、脉动风压分布等。结果表明:(1)层流来流下,悬臂圆柱长径比越大,临界区间阻力系数降幅越明显;超临界区间,悬臂圆柱长径比越小,阻力系数越大;亚临界区间脉动风压峰值在距驻点70°位置出现,超临界区间峰值位置后移至110°～115°且脉动风压分布出现明显尖峰。(2)湍流来流下,L/D=2悬臂圆柱脉动风压峰值位置与层流来流超临界雷诺数下的结果一致,峰值大小随雷诺数的变化较为平缓。

将等效线性化方法与统计线性化方法分别应用于筒谐激励下与随机风场下的气屏刚性无渗漏雨幕墙的压力传递分析以获得频域分析方法，并与原非线性系统时域分析所得结果进行对比，探讨了两种线性化方法的适用性。结合高斯闭合法对统计线性化方法所得频域信息的有效性作了讨论。研究发现：等效线性化方法与统计线性化方法的精度随系统阻尼的增加而减小。一般情况下，两种线性化方法的精度是较高的。系统阻尼较小时，统计线性化方法所得的频谱信息能理想地反映原非线性系统的频率结构。此时压差系数传递函数频谱曲线的偏差主要集中在自振频率附近。且当线性迭代系统的阻尼比达到27％时，结果仍然理想。统计线性化方法所得的响应均方根都有所偏小，对压差系数均方根的计算结果要进行放大，可乘以1．15加以修正。

根据导线风阻力的计算原理推导了覆冰导线风荷载增大系数。基于覆冰导线的气动力系数风洞试验结果,分别计算了不同覆冰厚度、不同覆冰种类的圆截面覆冰导线、新月形覆冰导线和D形覆冰导线的风荷载增大系数,给出了便于工程设计和校核使用的覆冰导线风荷载增大系数的取值用表。结果表明,3种覆冰形状导线的风荷载增大系数均受实际覆冰厚度与覆冰种类的影响,其值随覆冰厚度的增大而增大、随覆冰密度的增大而减小。理想圆截面覆冰导线的风荷载增大系数在覆冰密度较小时的部分工况大于规范取值,在覆冰密度较大时均小于规范取值。新月形和D形覆冰导线的风荷载增大系数还与对应风攻角下的阻力系数有关,两者的风荷载增大系数取值在多数风攻角下小于规范取值。

针对新月形厚覆冰导线的升力系数在风攻角15°附近存在突变的问题,分别采用基于k-ωSST湍流模型的雷诺时均法和大涡模拟(LES)的数值方法对新月形厚覆冰导线在风攻角10°~20°范围进行了模拟。通过对比两种数值方法计算得到的覆冰导线气动力系数、流场结构和表面风压,发现LES方法能够更好地捕捉新月形覆冰导线表面的小尺度涡结构,得到的覆冰导线气动力参数计算结果与风洞试验数据高度吻合;而k-ωSST湍流模型难以模拟壁面上小尺度涡,捕捉不到升力系数的突变。根据覆冰导线不同壁面区域的压力分布,发现上侧壁面处的涡结构影响整体流场,并在下侧壁面曲率、来流夹角和壁面切线方向共同作用下导致升力系数突变。LES的气动力参数模拟结果可为覆冰导线防舞提供参考。

采用风洞试验和有限元方法研究不同风攻角下硬跳线的气动力系数和风偏,分析各类硬跳线的阻力系数和升力系数随风速和风攻角的变化特征,给出不同风攻角下硬跳线气动力系数的建议值,提出了考虑山地风场影响的硬跳线体系风偏计算方法。研究表明硬跳线的阻力系数随风速的增加而减小,而升力系数在高风速下基本不变;鼠笼式二分裂、四分裂、六分裂、八分裂和铝管式硬跳线在屏蔽效应最显著风攻角下阻力系数比最大值减少了53.4%、27.4%、25.1%、16.7%和57.4%;各类硬跳线在特定风攻角下均存在较大数值的升力系数;给出了各类硬跳线在不同风攻角下阻力系数和升力系数的建议值,阻力系数最大值可取1.17;水平风加速效应和风攻角对硬跳线的风偏响应有较大的影响,山顶位置风偏增大最显著。

在严重覆冰状态下,分裂导线往往因子导线间存在过桥覆冰而形成粘合式裹冰,使输电线路受风面积显著增加和气动外形劣化。为研究粘合式裹冰和子导线独立裹冰二分裂导线的气动力特性,开展了刚性模型高频天平测力风洞试验,并进一步分析了两种覆冰类型下气动力特性对舞动稳定性和风偏响应的影响。研究结果表明(1)粘合式裹冰导线的升力曲线尖峰突降较小,在大攻角情况下平均升力系数远大于独立裹冰情况;(2)在170°风攻角附近,独立裹冰二分裂导线的平均扭矩系数大于粘合式裹冰情况;(3)两类覆冰导线顺风向脉动风荷载均符合准定常假定;(4)竖向舞动时独立裹冰导线的稳定性更差,而扭转舞动时粘合式裹冰导线更为不利;(5)在相同风速和线路条件下,粘合式裹冰导线的风偏响应较独立裹冰导线大,对导线风偏更不利。

根据SZ27102钢管输电塔塔身1/3高度处的典型节段截面尺寸,设计制作不同密实度和宽高比的塔身节段模型及迎风面单片桁架模型.分别在均匀层流场和均匀湍流场下开展高频测力风洞试验,获得迎风面单片桁架体型系数、背风面荷载降低系数和塔身节段体型系数等气动力参数.结果表明,高湍流度来流条件会导致单片桁架体型系数的减小以及背风面荷载降低系数的增大,从而导致2类流场下钢管塔塔身节段体型系数较接近.对于单片钢管桁架体型系数,中国规范推荐取值总体小于试验值,且当密实度较小时偏小程度较明显,建议规范考虑密实度对单片钢管桁架体型系数的影响,适当提高单片钢管桁架体型系数;对于背风面荷载降低系数,中国规范取值大于试验值,也大于英国规范取值,建议中国规范对钢管输电塔背风面荷载降低系数做部分调整.

为研究光滑圆柱的气动力系数和绕流特性,在均匀流中进行不同风速下的测压风洞试验,试验获得了阻力系数、升力系数、表面风压分布、风压相关性系数、斯托罗哈数等随雷诺数的变化特征,并将试验结果与以往结果进行比较。研究表明:升力系数的脉动值大于阻力系数的脉动值,说明涡脱造成的横风向激励比顺风向紊流激励剧烈;雷诺数位于临界区域时,圆柱表面风压分布呈现出对称-不对称-对称的变化过程,反映了由层流分离转化为湍流分离的全过程;在雷诺数为352000时呈现一侧为层流分离、另一侧为湍流分离的临界流态,风压呈现出左右不对称的单边泡形式;获得层流分离和湍流分离时的表面风压相关性分布特征,层流分离时圆柱同一侧的风压测点均呈较强的正相关,而湍流分离时在分离点前的区域相关性较强,分离点之后的区域相关性较弱;层流分离的升力...