柱面屋蓋雷諾數(shù)效應(yīng)研究.pdf

1、由于目前低速風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)M無(wú)法實(shí)現(xiàn)雷諾數(shù)相似,因此風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果是否準(zhǔn)確及其與真實(shí)建筑在高雷諾數(shù)下的流場(chǎng)狀態(tài)是否一致就成為了人們關(guān)注的熱點(diǎn)。根據(jù)以往研究,曲面外形建筑的雷諾數(shù)效應(yīng)突出,但目前研究多針對(duì)圓柱展開(kāi)。有些學(xué)者在進(jìn)行柱面屋蓋風(fēng)洞試驗(yàn)并進(jìn)行雷諾數(shù)影響分析時(shí),往往借鑒圓柱繞流的一些結(jié)果,但兩者在流場(chǎng)機(jī)理上存在著本質(zhì)不同,這種方法勢(shì)必帶來(lái)誤差。具體兩者在雷諾數(shù)效應(yīng)上有多大差異,目前還未見(jiàn)有相關(guān)研究。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,本文通過(guò)在風(fēng)洞中變換風(fēng)速來(lái)

2、改變雷諾數(shù),對(duì)圓柱、加隔離板圓柱以及柱面屋蓋進(jìn)行雷諾數(shù)效應(yīng)研究,對(duì)比分析雷諾數(shù)效應(yīng)的演變過(guò)程,希望能夠?yàn)槠渌愋颓娲罂缥萆w結(jié)構(gòu)的雷諾數(shù)效應(yīng)研究提供借鑒。
　　論文工作主要包括以下幾方面:
　　1.實(shí)驗(yàn)方法的驗(yàn)證。進(jìn)行了圓柱繞流風(fēng)洞測(cè)壓試驗(yàn),試驗(yàn)雷諾數(shù)范圍為1.10×105≤Re≤9.38×105,考察雷諾數(shù)對(duì)圓柱表面平均風(fēng)壓分布、阻力系數(shù)、升力系數(shù)、Strouhal數(shù)等氣動(dòng)參數(shù)的影響。通過(guò)與文獻(xiàn)對(duì)比,發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)得到光滑圓柱表

3、面平均風(fēng)壓分布及氣動(dòng)參數(shù)隨雷諾數(shù)變化規(guī)律與文獻(xiàn)較為一致,由此驗(yàn)證了本文采用試驗(yàn)方法的正確性和試驗(yàn)結(jié)果的可信性。光滑圓柱臨界區(qū)雷諾數(shù)范圍為2.76×105≤Re≤3.86×105。
　　2.邊界條件的模擬。為了考察經(jīng)典圓柱與柱面屋蓋雷諾數(shù)效應(yīng)的差異,通過(guò)在經(jīng)典圓柱迎風(fēng)區(qū)、尾流區(qū)及兩側(cè)增加隔離板,以改變邊界條件來(lái)模擬柱面屋蓋周圍流場(chǎng),通過(guò)比較氣動(dòng)力參數(shù)來(lái)分析并給出邊界條件不同所帶來(lái)的流場(chǎng)差異。研究發(fā)現(xiàn),迎風(fēng)隔離板對(duì)流場(chǎng)影響較大,它改變

4、了圓柱周圍流場(chǎng)前緣分離特征,使圓柱表面平均風(fēng)壓分布隨雷諾數(shù)變化不大,阻力系數(shù)下降段提前到Re≤1.66×105。尾流隔離板在一定程度上阻礙了漩渦交替脫落,Strouhal數(shù)始終保持在零附近。而圓柱兩側(cè)加隔離板,融合了迎風(fēng)隔離板和尾流隔離板的效果。
　　3.邊界條件的驗(yàn)證。通過(guò)比較柱面屋蓋與圓柱的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)證實(shí)圓柱與柱面屋蓋雷諾數(shù)效應(yīng)的差異大;通過(guò)比較柱面屋蓋與圓柱加兩側(cè)隔離板的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)說(shuō)明柱面屋蓋邊界條件的影響。
　　4.

5、探討幾何參數(shù)對(duì)雷諾數(shù)的敏感性。進(jìn)行了1/2、1/3、1/6三種矢跨比柱面屋蓋風(fēng)洞測(cè)壓試驗(yàn),比較不同矢跨比柱面屋蓋的雷諾數(shù)效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn),不同矢跨比柱面屋蓋的雷諾數(shù)效應(yīng)不同,升力系數(shù)比阻力系數(shù)對(duì)雷諾數(shù)更為敏感。
　　5.研究表面粗糙度對(duì)雷諾數(shù)效應(yīng)的影響。采用表面粘貼不同粒度砂紙的方法改變圓柱及柱面屋蓋表面粗糙度,研究表面粗糙度對(duì)圓柱和柱面屋蓋雷諾數(shù)效應(yīng)的影響,并探討采用增加表面粗糙度來(lái)模擬高雷諾數(shù)流場(chǎng)的效果。對(duì)于圓柱來(lái)說(shuō),增加表面粗