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桥梁断面雷诺数效应及其控制研究
| 论文题名： | 桥梁断面雷诺数效应及其控制研究 |
| 关键词： | 雷诺数;雷诺数效应;阻力系数;升力系数;升力矩;压力系数;Strouhal数;CFD;紊流;相似比;风洞实验;桥梁;流线型断面;Ⅱ型断面;宽高比 |
| 摘要： | 长期以来,雷诺数效应一直困扰着从事桥梁抗风研究的学者.由于对其认识不足以及对其重视程度不够,人们通常都忽略雷诺数效应,这种简单处理显然不可取.近来越来越多的学者开始关注桥梁断面雷诺数效应,但这些学者都急于解决工程实际问题,对桥梁断面雷诺数效应研究是被动的,研究没有系统性;他们没有针对桥梁断面雷诺数效应提出有效抑制雷诺数效应的措施;更没有探讨桥梁断面三分力系数雷诺数效应的机理.针对目前桥梁断面雷诺数效应研究的不足,该文对桥梁断面三分力系数雷诺数效应进行了系统研究;通过对桥梁断面表面压力测量探讨了造成不同断面雷诺数效应差别的内在原因;提出了利用紊流抑制雷诺数效应的有效措施.该文主要进行了以下研究:1.通过改变风洞试验风速及模型尺寸,研究了不同宽高比的流线型、П型桥梁断面三分力系数雷诺数效应;将本文研究结论与圆柱断面阻力系数雷诺数效应以及其他学者关于桥梁断面雷诺数效应研究结论进行了比较,总结了一些对风洞实验有指导意义的结论.2.在测量桥梁断面三分力基础上,测量了断面表面压力分布;探讨了不同断面三分力系数雷诺数效应差异的机理;分析了雷诺数对表面压力系数影响、对脉动压力系数影响、对最小压力系数影响以及对分离区的压力系数影响;揭示了表面压力系数雷诺数效应是造成不同断面三分力系数雷诺数效应差异的根本原因.3.利用格栅紊流,研究了紊流对抑制阻力系数雷诺数效应、升力系数雷诺数效应以及升力矩雷诺数效应的可行性;研究了紊流对断面表面压力参数影响.研究表明,在低雷诺数风洞中,具有适当紊流度的紊流可以作为抑制流线型断面雷诺数效应的有效措施.4.借助CFD技术,利用CFX软件,计算了流线型断面高雷诺数下三分力系数随雷诺数变化规律.经过一定数量风洞实验验证,选择适当的湍流模型,CFD技术可以用于桥梁断面的静气动三分力系数计算.5.利用热线风速仪测量了断面尾流区脉动风速,计算得到St数,研究雷诺数对St影响.研究表明,St数雷诺数效应与断面形状有关. |
| 作者： | 李加武 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 项海帆;林志兴 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学 |
| 学位年度： | 2003 |
| 正文语种： | 中文 |
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