马文勇 袁欣欣 尉耀元 刘庆宽

摘要： 具有类似于圆形断面的细长结构常发生大幅的风致不稳定振动，气动力分析是研究该类振动机理的主要方法，雷诺数是该类结构气动力的主要影响因素之一。通过长短轴之比为1.5的椭圆形断面刚性模型测压风洞试验，得到了雷诺数从32 k～250 k范围内的气动力。讨论了雷诺数对平均气动力、平均风压分布、流动特征点、斯托洛哈数的影响规律。采用考虑雷诺数和振动方向影响的驰振稳定性分析方法，分析了该断面的驰振稳定性。结果表明，在高雷诺数范围内，随着雷诺数的增大平均阻力系数减小、平均升力系数随风向角的变化更剧烈、最小风压点和分离点向尾流移动、规则的漩涡脱落消失；在雷诺数对气动力有明显影响的区域内，气动阻尼为负值，结构可能发生驰振，横风向振动负气动阻尼主要归因于雷诺数对平均气动升力随风向角的变化的影响，顺风向振动负气动阻尼主要是由于平均气动阻力随雷诺数增大而减小造成的。关键词： 风洞试验； 气动力； 椭圆形断面； 雷诺数； 驰振不稳定性

中图分类号： TU311.3；O351.2文献标志码： A文章编号： 10044523（2016）04073007

DOI：10.16385/j.cnki.issn.10044523.2016.04.021

引言

圆形或者其他无尖角断面形状的柔性索结构常发生风致大幅振动，已经观测到的风致振动形式主要包括涡激共振、驰振、斜拉索风雨振、干索驰振、尾流驰振等。其中干索驰振虽然被Irwin[1]，Flamand[2]，Zuo[3]，Mstsumoto[4]等多次报道，但其受到广泛的认可是在渥太华大学、RWDI（Rowan Williams Davies and Irwin）、加拿大国家研究局和FHWA联合研究并发表了系列研究成果后[511]。……