叶继红， 孙虎跃

(东南大学混凝土结构及预应力混凝土结构教育部重点实验室， 江苏 南京 210018)

马鞍屋盖表面分离泡流动形态研究①

叶继红， 孙虎跃

(东南大学混凝土结构及预应力混凝土结构教育部重点实验室， 江苏 南京 210018)

利用粒子图像测速技术，通过风洞流场显示试验，给出了均匀流和格栅紊流两种工况下马鞍屋盖迎风高点和迎风低点处旋涡的截面形态特征以及时均、瞬时流线和涡量场分布，比较了两种工况下旋涡形态特征的异同，总结了来流在屋面上的速度分布规律。试验结果表明：当风向垂直于迎风前缘时，屋面迎风高点至迎风中点区域将出现典型的分离泡现象；而在迎风中点至低点区域，由于马鞍屋面为正向坡度，无法形成分离泡。均匀流场下分离泡再附长度近乎横跨整个屋盖；而湍流场中分离泡涡核离迎风前缘较近，且旋涡横截面积显著小于均匀流工况。结合风洞测压试验，分析了不同迎风高度处马鞍屋盖表面的脉动风压谱特性，明确了谱能量与旋涡运动或湍流尺度之间的演变关系。利用多个可视化平面的综合布置最终揭示出分离泡的三维形态特征，据此将马鞍屋盖划分为4个区域并提出合理的分区体型系数，为大跨马鞍屋盖抗风设计提供参考。

风荷载； 马鞍屋盖； 分离泡； PIV； 风压谱

引 言

大跨空间结构质量轻、柔性大、阻尼小等特点决定了其对风荷载非常敏感，同时其往往相对低矮，在大气边界层中处于风速梯度大、湍流度高的区域，再加上体型的个性化，其绕流和空气动力作用变得十分复杂。……