【摘 要】
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方柱群在土木工程结构中应用广泛,例如桥墩、桥塔、海上钻井平台、超高层建筑群等。与单方柱绕流不同,多方柱绕流更具特殊性,致使各方柱之间会存在复杂的气动干扰效应。目前对于线形布置三方柱的研究多为串列或并列,其他风向角下研究较少,而对于多方柱绕流而言,风向角是其产生气动干扰的重要因素之一,不同风向角、间距比下的多方柱会对彼此产生不同的气动干扰。本文使用刚性模型测压风洞试验的方法,对线形布置三方柱进行了气
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方柱群在土木工程结构中应用广泛,例如桥墩、桥塔、海上钻井平台、超高层建筑群等。与单方柱绕流不同,多方柱绕流更具特殊性,致使各方柱之间会存在复杂的气动干扰效应。目前对于线形布置三方柱的研究多为串列或并列,其他风向角下研究较少,而对于多方柱绕流而言,风向角是其产生气动干扰的重要因素之一,不同风向角、间距比下的多方柱会对彼此产生不同的气动干扰。本文使用刚性模型测压风洞试验的方法,对线形布置三方柱进行了气动特性干扰效应试验研究,其中风向角变化范围为α=0°～90°、间距比L/D=1.2～8.0。本文主要工作如下:(1)研发了用于进行线形布置三方柱气动特性试验的新装置,该装置可以便捷地调节方柱之间的间距比与风向角,极大的提高了试验效率。(2)通过对线形布置三方柱平均、脉动风压系数与单方柱试验结果进行对比,得出三方柱风压分布干扰规律。研究结果表明:风压分布所受干扰以减小效应为主;风压分布在临界间距比内与临界间距比外有着完全不同的分布规律。(3)通过对线形布置三方柱平均、脉动气动力系数与单方柱试验结果进行对比,揭示了线形布置三方柱气动力干扰效应。研究结果表明:在小风向角(α_Ⅰ(28)0°～10°)与大风向角下(α_Ⅲ(28)80°～90°),线形布置三方柱气动力系数会出现临界间距,且临界间距在大小风向角下也有所差别;在临界间距比内,气动力系数会发生“跳跃”现象;在中等风向角范围内(α_Ⅱ(28)15°～75°),气动力系数随间距比变化具有明显的一致性。(4)通过对线形布置三方柱漩涡脱落特性与单方柱试验结果进行对比,得出三方柱漩涡脱落的干扰效应。研究结果表明:在在小风向角与大风向角下,小于临界间距比时三方柱漩涡脱落特性干扰较为复杂;在临界间距比内,三方柱气动力系数存在突变现象;大于临界间距比时三方柱斯托罗哈数逐渐接近单方柱试验结果。在中等风向角范围内,斯托罗哈数随间距比变化规律基本一致。
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