圆形断面结构在工程结构中有着广泛的应用,例如:桥墩,结构柱,斜拉桥斜拉索等。有研究发现在低雷诺数下,相比于光滑圆柱而言,正弦波纹状圆柱有减阻减振的效果,力学性能优于圆柱。就工程实际应用而言,例如斜拉桥斜拉索的雷诺数通常在10~5量级,在此雷诺数下,正弦波纹状圆柱的力学性能会如何?因此开展正弦波纹状圆柱的雷诺数效应研究是十分有必要的。设计了特定几何参数的正弦波纹状圆柱,采用风洞试验的方法,在雷诺数为1.1×10~5~4.0×10~5范围内,研究了正弦波纹状圆柱的气动特性和流动特性随雷诺数的变化规律。研究的主要结论如下:(1)正弦波纹状圆柱气动特性随雷诺数的变化规律研究。通过端部测力法和表面测压法,得到了整体力系数和沿展向不同位置力系数随雷诺数的变化以及展向不同位置风压系数的周向分布。研究结果表明:在雷诺数为1.1×10~5~4.0×10~5范围内,相比于光滑圆柱而言,正弦波纹状圆柱的阻力并不能减小,反之,要比光滑圆柱的阻力大;在临界区,正弦波纹状圆柱的阻力系数没有出现大幅下降,随着雷诺数的增大,有稳定不变的趋势;在临界区,正弦波纹状圆柱没有出现较大的升力,升力系数在0附近。阻力系数随雷诺数的变化规律沿着展向表现出明显的差异性,最小直径的阻力系数在临界区出现了相对较大幅度的下降,下降的原因是由背风压系数的减小和位于迎风端最小风压系数的增大两方面引起的;(2)正弦波纹状圆柱流动特性随雷诺数的变化规律研究。利用模型表面的压力信息,运用边界层理论和时程分析方法研究分析了流动特征及流动状态在不同雷诺数下沿着展向变化规律;同时运用频谱分析的方法研究了在不同雷诺数下展向不同位置旋涡脱落的变化情况。研究结果表明:随着雷诺数的增大,流动分离点向着尾流方向移动;最小直径的流动分离要早于最大直径,尾流区宽度较大;当1.84×10~5≤Re≤2.87×10~5,展向不同位置流动状态表现出差异性,最大直径位置处呈现出了明显的非定常流动特征;当1.12×10~5≤Re≤3.26×10~5,正弦波纹状圆柱的斯托罗哈数为0.19左右;雷诺数大于3.26×10~5,正弦波纹状圆柱没有明显的卓越频率。