山区钢桁梁斜拉桥设计和工程应用研究 被引量：4

1

作者 于祥敏 陈德伟 +2 位作者 杜晓庆 田仲初 于金弘 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期56-67,共12页

随着交通强国和乡村振兴等国家战略的实施,我国山区桥梁建设的数量和规模与日俱增。文章调研世界范围内2113座山区桥梁(含中国1521座),分析山区桥梁的建设难点和应用现状,阐明山区斜拉桥的关键设计技术,研究山区钢桁梁斜拉桥主梁、主塔... 随着交通强国和乡村振兴等国家战略的实施,我国山区桥梁建设的数量和规模与日俱增。文章调研世界范围内2113座山区桥梁(含中国1521座),分析山区桥梁的建设难点和应用现状,阐明山区斜拉桥的关键设计技术,研究山区钢桁梁斜拉桥主梁、主塔及斜拉索的方案选型及构造设计,探讨适用于山区条件的新型斜拉桥施工方法。结果表明:我国是世界上山区桥梁建设最多的国家,贵州省又居我国首位(34.4%)。山区斜拉桥通常具有大跨径、高塔墩、小边主跨比和结构不对称等特点,运输施工易、装配程度高、抗风性能好、抗震性能优和景观造型美的结构设计成为山区桥梁的主流趋势。钢桁梁比钢箱梁斜拉桥更适应于山区的建设条件,公路钢桁梁斜拉桥一般采用两片主桁,N形桁式,主桁高度为6~9m,节间长度为6~12m,梁上标准索距为12~16m。主桁横向联系采用华伦式,桥面系常用板桁组合体系,斜拉索则主要采用钢绞线斜拉索。新开发的缆索吊机法和节段纵移悬拼法解决了山区斜拉桥主梁整节段起吊、运输和拼装的难题,可供类似桥梁借鉴和参考。 展开更多

关键词 山区桥梁 钢桁梁斜拉桥 公路钢桁梁 结构设计 施工方法

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全风向角下双方柱脉动气动性能试验研究

2

作者 杜晓庆 成文涛 +1 位作者 董浩天 马文勇 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期54-60,共7页

为阐明双方柱中上游方柱尾流对下游方柱脉动气动性能的影响,在雷诺数Re=8.0×104均匀来流条件下,完成了间距比P/B=1.25~5(其中P为柱心距,B为方柱边长)、全风向角α=0°~90°的双方柱测压风洞试验.分析了不同P/B条件时下游... 为阐明双方柱中上游方柱尾流对下游方柱脉动气动性能的影响,在雷诺数Re=8.0×104均匀来流条件下,完成了间距比P/B=1.25~5(其中P为柱心距,B为方柱边长)、全风向角α=0°~90°的双方柱测压风洞试验.分析了不同P/B条件时下游方柱脉动气动力、升力功率谱、Strouhal数和气动力展向相关性随α的变化规律.发现P/B<3时下游方柱的脉动气动力整体上小于单方柱,且α≥40°时几乎不随风向角变化.但在3≤P/B≤5且0°≤α≤30°时下游方柱脉动阻力远大于单方柱.下游方柱的脉动气动力、升力功率谱和气动力展向相关性随α的变化规律在P/B=3前后差异显著.P/B<3时,下游方柱旋涡脱落受到显著抑制;P/B>3时,下游方柱的脉动气动性能近似于单方柱. 展开更多

关键词 双方柱 脉动气动性能 间距比 风向角 风洞试验

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高雷诺数下错列双圆柱气动干扰的机理研究 被引量：6

3

作者 杜晓庆 王玉梁 +2 位作者 赵燕 孙雅慧 代钦 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期223-231,共9页

为了进一步澄清小间距错列双圆柱的气动干扰机理,该文采用大涡模拟方法,在高雷诺数下(Re=1.4×105),研究了间距为2倍圆柱直径的错列双圆柱的气动性能和流场特性随风攻角的变化规律,分析了两个圆柱气动力系数相关性,探讨了下游圆柱... 为了进一步澄清小间距错列双圆柱的气动干扰机理,该文采用大涡模拟方法,在高雷诺数下(Re=1.4×105),研究了间距为2倍圆柱直径的错列双圆柱的气动性能和流场特性随风攻角的变化规律,分析了两个圆柱气动力系数相关性,探讨了下游圆柱气动力与流场结构的内在联系,对下游圆柱平均升力的流场机理提出了新的解释。研究表明,大涡模拟得到的结果与风洞试验值吻合良好;下游圆柱的气动性能、流场结构和两个圆柱气动力相关性均会随风攻角发生剧烈变化;风攻角在0°~10°时,下游圆柱受平均负阻力作用,其原因分别为两圆柱间的回流区和间隙流;风攻角在10°附近时,下游圆柱受很大平均升力作用,风压停滞点偏移、两圆柱间高速间隙流、下游圆柱间隙侧剪切层的提前分离和再附是平均升力出现的三个因素。 展开更多

关键词 错列双圆柱 大涡模拟 高雷诺数 气动干扰 升力机理

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矩形柱体气动性能的流场机理研究 被引量：3

4

作者 杜晓庆 林伟群 代钦 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 北大核心 2019年第1期51-58,共8页

矩形截面结构在土木工程中有广泛的应用,其气动性能的流场机理有待进一步澄清.采用k-ω SST湍流模型,对宽厚比B/D=1～4的矩形柱绕流进行了数值模拟研究,得到了矩形柱气动性能随宽厚比的变化情况,给出了不同宽厚比矩形柱的流场结构,探究... 矩形截面结构在土木工程中有广泛的应用,其气动性能的流场机理有待进一步澄清.采用k-ω SST湍流模型,对宽厚比B/D=1～4的矩形柱绕流进行了数值模拟研究,得到了矩形柱气动性能随宽厚比的变化情况,给出了不同宽厚比矩形柱的流场结构,探究了流场结构、表面风压和气动力之间的内在关系.研究表明:宽厚比B/D=1和2矩形柱的分离剪切层不会发生再附现象,但在B/D=2矩形柱的近尾流中会形成独特的二次涡,二次涡的出现会延缓旋涡脱落速度,造成Strouhal数降低;B/D=3和4矩形柱的分离剪切层会发生再附,在侧面形成分离泡,并导致尾流宽度变窄和平均阻力系数下降,在矩形柱侧面后角附近会出现负压逐渐减弱的压力恢复区. 展开更多

关键词 矩形柱绕流 数值模拟 气动性能 流场结构 分离泡 二次涡

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带三根绊线圆柱的气动力特性研究 被引量：2

5

作者 杜晓庆 周杨 +1 位作者 李大树 代钦 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期291-299,共9页

在亚临界雷诺数下(Re=4×104),采用大涡模拟方法对带三根绊线圆柱绕流场进行了数值模拟,研究了圆柱表面风压分布、平均气动力和Strouhal数(St)随绊线位置角(β)的变化规律,分析了带绊线圆柱的流场流态与气动性能之间的相关性,探讨... 在亚临界雷诺数下(Re=4×104),采用大涡模拟方法对带三根绊线圆柱绕流场进行了数值模拟,研究了圆柱表面风压分布、平均气动力和Strouhal数(St)随绊线位置角(β)的变化规律,分析了带绊线圆柱的流场流态与气动性能之间的相关性,探讨了分离泡对圆柱气动性能的影响机制。研究表明:三根绊线会对圆柱的气动性能造成很大影响,其最大平均阻力系数较带单根绊线圆柱与光圆柱分别提升了32%及50%左右,最大平均升力系数则比单绊线圆柱高37%;带三绊线圆柱的St数低于光圆柱,并会随着β的增加单调递减;受绊线的影响,气流往往会在绊线位置提前分离,从而导致带三根绊线圆柱的尾流宽度较光圆柱更宽,并导致圆柱的阻力系数增大;绊线在β=50°附近时,在绊线分离的剪切层会再附到圆柱表面,形成单侧分离泡,这会导致圆柱表面出现局部强负压,并受到平均升力的作用。 展开更多

关键词 涡激振动 气动控制 流场特性 圆柱 大涡模拟

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串列双方柱气动干扰机理的数模模拟研究 被引量：4

6

作者 杜晓庆 施春林 +1 位作者 许汉林 代钦 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第27期181-186,共6页

采用非定常雷诺平均法和SST k-ω湍流模型,在雷诺数Re=2.2×104时对五种间距串列双方柱的绕流场进行了数值模拟。结果表明:随着间距比的增大,串列方柱的气动性能会发生剧烈变化;其绕流场会经历三种不同流态:间距比为S/B=1.2时,下游... 采用非定常雷诺平均法和SST k-ω湍流模型,在雷诺数Re=2.2×104时对五种间距串列双方柱的绕流场进行了数值模拟。结果表明:随着间距比的增大,串列方柱的气动性能会发生剧烈变化;其绕流场会经历三种不同流态:间距比为S/B=1.2时,下游方柱完全被上游方柱的分离剪切层包裹,流场呈现单一钝体流态;S/B=1.5,2时,在上游方柱上分离的剪切层会再附在下游方柱侧面,流场呈现剪切层再附流态;并在两个方柱之间形成强烈的回流区;S/B=3,4时,两个方柱的尾流中都会形成规则的涡街,流场呈现双涡脱流态。此时上游方柱的旋涡会与下游方柱发生复杂的相互作用,造成下游方柱受到很大的脉动风压作用。 展开更多

关键词 串列方柱 数值模拟 气动性能 流场流态

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两种串列方柱气动性能的试验研究 被引量：2

7

作者 杜晓庆 陈如意 +1 位作者 许汉林 马文勇 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期847-852,1018,共7页

针对两种布置形式(水平布置和对角布置)的串列双方柱,通过同步测压风洞试验,在雷诺数为Re=8.0×10^4、间距比为P/B=1.75~5.00(其中P为方柱中心间距、B为方柱边长)条件下,得到了两种布置形式串列双方柱的表面风压,重点研究了对角串... 针对两种布置形式(水平布置和对角布置)的串列双方柱,通过同步测压风洞试验,在雷诺数为Re=8.0×10^4、间距比为P/B=1.75~5.00(其中P为方柱中心间距、B为方柱边长)条件下,得到了两种布置形式串列双方柱的表面风压,重点研究了对角串列双方柱的气动力、风压分布、Strouhal数等气动性能随方柱间距的变化规律,并与水平串列双方柱进行比较。水平串列双方柱的气动力在P/B=3.00~3.50时会发生跳跃现象,下游方柱的平均阻力由负值突变为正值,而对角下游方柱平均阻力系数则均为负值。结果表明:当P/B<3.00时,对角串列双方柱的平均和脉动气动力系数、最大平均负压强度和脉动风压系数均大于水平串列双方柱,而当P/B>3.00时则情况相反;对角串列双方柱的Strouhal数明显小于相同间距下的水平串列双方柱,且在P/B<3.00时对角串列双方柱的升力功率谱出现了多个峰值。 展开更多

关键词 串列双方柱 风洞试验 水平布置 对角布置 气动性能

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高雷诺数下串列圆柱尾流致涡激振动的机理研究 被引量：6

8

作者 杜晓庆 施春林 +2 位作者 孙雅慧 代钦 王科盛 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期688-697,共10页

多圆柱之间的气动干扰常导致结构发生尾流激振。为进一步澄清双圆柱之间的气动干扰机理,采用大涡模拟(LES)方法,在高雷诺数下(Re=1.4×105)研究了串列双圆柱(圆心间距为1.5~4倍直径)的表面风压分布、气动力系数和Strouhal数等气动... 多圆柱之间的气动干扰常导致结构发生尾流激振。为进一步澄清双圆柱之间的气动干扰机理,采用大涡模拟(LES)方法,在高雷诺数下(Re=1.4×105)研究了串列双圆柱(圆心间距为1.5~4倍直径)的表面风压分布、气动力系数和Strouhal数等气动性能与流场流态之间的内在关系,研究了上、下游圆柱气动力之间的相关性,从平均和瞬态流场角度讨论了气动干扰效应的流场作用机制,建立了下游圆柱的激励力模型并对尾流致涡激振动进行了算例分析。研究结果表明:数值模拟得到的气动性能和流场流态与试验结果吻合较好,说明在高雷诺数下大涡模拟方法能准确模拟双圆柱气动干扰现象;随着间距的增大,串列圆柱依次呈现单一钝体、剪切层再附和双涡脱等三种干扰流态;上、下游圆柱气动力之间的相关性会随着流态的不同出现较大波动,双涡脱流态时的升力相关性最强;单一钝体流态时,两个圆柱间隙中的回流会导致下游圆柱受到负阻力的作用;双涡脱流态时,下游圆柱的脉动升力远大于其他两种流态,也明显大于单圆柱,因而下游圆柱发生尾流致涡激振动的可能性最大。 展开更多

关键词 尾流致涡激振动 串列圆柱 大涡模拟 高雷诺数 流场机理

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缆索承重桥并列索尾流致气弹失稳研究 被引量：4

9

作者 杜晓庆 吴葛菲 +1 位作者 林伟群 代钦 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期57-63,共7页

为了研究表面粗糙度和雷诺数对并列索尾流致气弹失稳的影响规律,以圆心间距为4D(D为圆柱直径)的双圆柱为研究对象,通过风洞试验,在风向角α=0°~20°、雷诺数Re=18000~168800,研究下游圆柱发生尾流失稳的起振条件、振动幅度及... 为了研究表面粗糙度和雷诺数对并列索尾流致气弹失稳的影响规律,以圆心间距为4D(D为圆柱直径)的双圆柱为研究对象,通过风洞试验,在风向角α=0°~20°、雷诺数Re=18000~168800,研究下游圆柱发生尾流失稳的起振条件、振动幅度及运动轨迹等振动特性,分析增大阻尼比对尾流失稳的减振效果,探讨了圆柱表面粗糙度和雷诺数对尾流失稳的作用效应。研究表明,下游圆柱在不同的风向角及风速条件下会出现尾流驰振和尾流颤振2种气弹失稳形式;增大阻尼比对尾流驰振有明显的减振效果,但对尾流颤振的影响较小。尾流致气弹失稳有明显的雷诺数效应,随着雷诺数的增大,下游圆柱的振动形式会由尾流驰振转变为尾流颤振。增加上游圆柱表面粗糙度对下游圆柱气弹失稳的影响较小;而增大下游圆柱表面粗糙度,则会明显降低下游圆柱出现尾流失稳的可能性,并会使发散性振动转变为"限幅限速"振动。 展开更多

关键词 缆索承重桥 并列索 风洞试验 气弹失稳 粗糙圆柱 雷诺数效应

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圆角化对方柱气动性能影响的流场机理 被引量：24

10

作者 杜晓庆 田新新 +1 位作者 马文勇 李二东 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期1013-1023,共11页

方形截面柱体的圆角化处理是常用的流动控制方法,但其流场作用机理尚未被澄清.采用大涡模拟方法,在雷诺数为2.2×104时,考虑风攻角的影响,对均匀流作用下的标准方柱和圆角方柱的气动性能和流场特性进行了研究,定量分析了圆角化气动... 方形截面柱体的圆角化处理是常用的流动控制方法,但其流场作用机理尚未被澄清.采用大涡模拟方法,在雷诺数为2.2×104时,考虑风攻角的影响,对均匀流作用下的标准方柱和圆角方柱的气动性能和流场特性进行了研究,定量分析了圆角化气动措施和风攻角变化对分离泡特性的影响规律,从流场角度澄清了圆角化气动措施对方柱气动性能的影响机理.研究表明:与标准方柱相比,圆角方柱的表面风压、气动力和涡脱强度呈整体下降的趋势,但圆角方柱的斯特劳哈尔数更高;圆角方柱的"分离泡流态"发生在更小的风攻角范围内,分离泡的出现会进一步造成方柱的尾流变窄,涡脱强度减弱;随着风攻角的增大,分离泡的长度会逐渐减小直至消失,分离泡的中心会逐渐向方柱前角(迎风向)和方柱壁面移动;与标准方柱相比,圆角方柱的气流发生初次分离的位置向下游移动,分离后的剪切层更贴近方柱,因而更易发生再附现象;方柱尾流宽度的减小和涡脱强度的减弱是导致圆角方柱气动力减小和斯特劳哈尔数增大的主要原因. 展开更多

关键词 方柱绕流 大涡模拟 圆角化处理 气动性能 流场机理

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低雷诺数串列双方柱流致振动质量比效应的数值研究 被引量：2

11

作者 杜晓庆 邱涛 赵燕 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期1740-1751,共12页

为澄清串列双方柱流致振动的质量比效应,采用数值模拟方法,在雷诺数为150时,研究了质量比(m*=3,10,20)对下游方柱振动响应特性的影响规律,分析了下游方柱尾流模态的演变过程,探讨了导致下游方柱振动的流固耦合机制.结果表明:质量比对下... 为澄清串列双方柱流致振动的质量比效应,采用数值模拟方法,在雷诺数为150时,研究了质量比(m*=3,10,20)对下游方柱振动响应特性的影响规律,分析了下游方柱尾流模态的演变过程,探讨了导致下游方柱振动的流固耦合机制.结果表明:质量比对下游方柱的流致振动有重要影响,低质量比(m*=3)时下游方柱的振动响应更为复杂,随着折减速度的增大,下游方柱并未出现传统"锁定"现象(即振动频率比fy/fn≈1的锁定),而发生了"弱锁定"现象(即fy/fn<1的锁定);随着质量比的增加(m*=10和20),"弱锁定"现象消失,而出现传统"锁定"现象,且下游方柱横流向最大振幅减小.质量比对串列双方柱的柱心间距有明显影响,低质量比(m*=3)时的柱间距在振动锁定区内会急剧减小,而较高质量比(m*=10和20)下的柱间距则变化不大.此外,质量比对串列双方柱的尾流模态和流固耦合机制也有显著影响,其中低质量比(m*=3)下的情况更为多样. 展开更多

关键词 串列双方柱 流致振动 质量比效应 弱锁定 流固耦合机制 数值模拟

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尾流干扰下下游圆柱气动性能的流场机理 被引量：2

12

作者 杜晓庆 吴葛菲 +1 位作者 王玉梁 孙雅慧 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期104-112,共9页

采用大涡模拟方法,在高雷诺数(Re=1.4×10^5)下,以间距比P/D=1.5~4的静止双圆柱为对象,研究了下游圆柱的气动力系数、风压系数以及流场特性随风向角的变化规律,分析了下游圆柱气动力与流场结构的内在关系,基于圆柱壁面摩擦系数和干... 采用大涡模拟方法,在高雷诺数(Re=1.4×10^5)下,以间距比P/D=1.5~4的静止双圆柱为对象,研究了下游圆柱的气动力系数、风压系数以及流场特性随风向角的变化规律,分析了下游圆柱气动力与流场结构的内在关系,基于圆柱壁面摩擦系数和干扰流态探讨了下游圆柱气动性能的流场机理.研究表明:对于小间距双圆柱(P/D<3),下游圆柱会受到明显的平均负阻力作用,两个圆柱间隙中方向相反的一对回流(串列)以及高速间隙流(错列)是出现负阻力的流场机理;对于小间距错列双圆柱(P/D=1.5~3),下游圆柱还会受到很大的平均升力作用(内侧升力),下游圆柱的风压停滞点偏移、高速间隙流和间隙侧壁面的分离泡是出现这一升力的主要原因;对于间距较大的错列双圆柱(P/D=3~4),下游圆柱也会受到明显的平均升力作用(外侧升力),但其机理与小间距时不同,是由下游圆柱的风压停滞点偏移及其间隙侧气流分离点后移造成的. 展开更多

关键词 双圆柱 大涡模拟 高雷诺数 升力机理 负阻力机理

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串列双方柱的风压特性及其流场机理 被引量：11

13

作者 杜晓庆 陈丽萍 +2 位作者 董浩天 田新新 许汉林 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期109-118,共10页

为了研究干扰条件下方柱的风压特性及其流场机理,以串列双方柱为研究对象,采用大涡模拟方法,在雷诺数Re=8×10^(4)、间距比P/B=1.1~5的条件下,研究了两个方柱的风压系数、气动力系数、风压非高斯特性、风压相关性随间距比的变化规律... 为了研究干扰条件下方柱的风压特性及其流场机理,以串列双方柱为研究对象,采用大涡模拟方法,在雷诺数Re=8×10^(4)、间距比P/B=1.1~5的条件下,研究了两个方柱的风压系数、气动力系数、风压非高斯特性、风压相关性随间距比的变化规律,重点探讨了双方柱流场特性及其与风压非高斯特性的内在联系.研究结果表明:随着间距比的增大,串列双方柱依次表现为3种流态,即单一钝体、剪切层再附和双涡脱流态,风压特性与流态密切相关.风压的非高斯特性和风压相关性随流态变化呈现为3种类型:在单一钝体流态下,柱间回流区附近的表面风压呈现明显的非高斯特性且风压相关性较强;在剪切层再附流态下,方柱尾流的涡脱强度低,风压相关性弱,但风压非高斯区域大;在双涡脱流态下,受上游方柱尾流旋涡的作用,方柱侧风面的风压相关性较强,下游方柱的侧风面和背风面出现大范围的风压非高斯区域. 展开更多

关键词 串列双方柱 气动干扰 大涡模拟 风压非高斯特性 流场机理

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切角措施对方柱风压非高斯特性的影响机理 被引量：8

14

作者 杜晓庆 方立文 +2 位作者 张永平 刘延泰 许汉林 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期142-150,共9页

为解释切角措施影响方柱风压非高斯特性的作用机理,以标准方柱和切角方柱为研究对象,在雷诺数Re=2.2×10^(4)条件下,采用大涡模拟方法研究了两种方柱的风压特性随风向角的变化规律,重点分析了角部措施对方柱表面风压非高斯特性的影... 为解释切角措施影响方柱风压非高斯特性的作用机理,以标准方柱和切角方柱为研究对象,在雷诺数Re=2.2×10^(4)条件下,采用大涡模拟方法研究了两种方柱的风压特性随风向角的变化规律,重点分析了角部措施对方柱表面风压非高斯特性的影响,并基于瞬时流场结构探讨了角部措施对方柱极值风压的影响规律及其流场作用机理。研究表明:方柱表面风压非高斯分布区域主要集中在方柱侧面后角部位和方柱背风面,而方柱侧面的剪切层再附区域(即分离泡区域)没有明显的风压非高斯现象,切角处理可明显减小方柱后角部位和背风面的风压非高斯区域;方柱表面极值风压的流场机理可分为两类,即方柱侧面后角部位的角部附着涡机理和方柱背风面的卡门涡机理;与标准方柱相比,切角措施使方柱的分离剪切层更贴近于方柱壁面、方柱尾流的卡门涡强度减弱、方柱角部附着涡的强度减弱甚至消失,从而引起极值风压减小和风压非高斯特性的减弱。 展开更多

关键词 方柱 角部措施 极值风压 风压非高斯特性 流场机理

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均匀来流下方柱表面风压非高斯特性的流场机理 被引量：5

15

作者 杜晓庆 靳晓雨 +1 位作者 许汉林 刘延泰 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期191-199,共9页

极值风压和风压非高斯特性是建筑主体和围护结构抗风设计的重要问题,但其流场机制尚未被澄清。采用大涡模拟方法,在雷诺数Re为22000的条件下,研究了方柱表面风压非高斯特性随风向角的变化规律,分析了风压非高斯区域与平均流场的关系,基... 极值风压和风压非高斯特性是建筑主体和围护结构抗风设计的重要问题,但其流场机制尚未被澄清。采用大涡模拟方法,在雷诺数Re为22000的条件下,研究了方柱表面风压非高斯特性随风向角的变化规律,分析了风压非高斯区域与平均流场的关系,基于瞬时流场结构探讨了方柱表面出现极值风压的流场机理。研究表明,方柱表面风压非高斯区域主要分布在方柱后角部位和背风面,而方柱侧面的剪切层再附区域(即分离泡区域)则并未出现明显的风压非高斯现象;方柱后角部位极值风压是由间歇性出现的角部附着涡导致,角部附着涡的形成与方柱尾流中的卡门涡有紧密联系;而方柱背风面极值风压则是由方柱尾流卡门涡的回旋作用引起,极值风压的发生位置会随尾流卡门涡的移动而改变。 展开更多

关键词 方柱 大涡模拟 风压非高斯特性 极值风压 流场机理

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类方柱的气动性能和流场特性 被引量：5

16

作者 杜晓庆 刘延泰 +1 位作者 董浩天 施定军 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期88-98,共11页

以优化方柱气动外形为目的,采用大涡模拟方法,在雷诺数为22000时,研究了采用不同角、边平面形态及其组合(包括尖角、圆角、直边、凸边和凹边等组合)的类方柱的气动性能和流场特性,重点分析了凸边圆角柱的气动性能随边部曲率半径的变化规... 以优化方柱气动外形为目的,采用大涡模拟方法,在雷诺数为22000时,研究了采用不同角、边平面形态及其组合(包括尖角、圆角、直边、凸边和凹边等组合)的类方柱的气动性能和流场特性,重点分析了凸边圆角柱的气动性能随边部曲率半径的变化规律,并通过分析流场结构揭示了平面形态修正对类方柱气动性能影响的作用机理.研究发现,角、边形状修正可显著改变绕流场结构,最终影响类方柱的气动性能:尖角柱体圆角化、直边柱体凸边化能显著降低气动力、负压区强度和涡脱强度,并伴随斯托罗哈数上升;而直边柱体凹边化后气动性能变化趋势相反;不同角边形状的组合中,凸边和圆角的组合可导致分离剪切层更紧贴柱体壁面,上、下侧回流区范围变小,尾流回流区长度增大,涡脱强度减弱,气动力下降.对凸边圆角柱的进一步研究表明,柱体的气动性能对边部曲率半径非常敏感;并存在一最优曲率半径,此时凸边圆角柱的平均和脉动气动力最小,斯托罗哈数最大,尾流长度最长,涡脱强度最低. 展开更多

关键词 方柱绕流 大涡模拟 气动优化 高雷诺数 截面修正

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低雷诺数下串列双方柱尾流致涡激振动研究 被引量：1

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作者 杜晓庆 邱涛 赵燕 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期985-993,共9页

两个方柱之间的气动干扰会引发复杂的流致振动,其振动机理尚未被澄清。在雷诺数为150时,针对串列双方柱尾流致涡激振动现象,采用数值模拟方法研究上、下游方柱的振动幅度、振动频率、尾流模态等随折减速度的变化规律。结果表明:上、下... 两个方柱之间的气动干扰会引发复杂的流致振动,其振动机理尚未被澄清。在雷诺数为150时,针对串列双方柱尾流致涡激振动现象,采用数值模拟方法研究上、下游方柱的振动幅度、振动频率、尾流模态等随折减速度的变化规律。结果表明:上、下游方柱在横流向和顺流向的最大振幅均远大于单方柱,且下游方柱振幅大于上游方柱。与单方柱不同,双方柱会发生“软锁定”现象,此时上游方柱横流向振幅达到最大值。随着折减速度的增加,双方柱会出现不同的尾流模态,上游方柱横流向振幅达到最大值时,尾流为“2P”模态;而当下游方柱横流向振幅达到最大值时,尾流为平行涡街模态;在“软锁定”区外的高折减速度下,下游方柱仍会发生振幅较大的横流向振动,其尾流为“2S”模态。 展开更多

关键词 尾流致涡激振动 串列双方柱 数值模拟 软锁定 尾流模态

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全风向角下小间距双方柱绕流的大涡模拟 被引量：3

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作者 杜晓庆 许庆 +1 位作者 董浩天 陈丽萍 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期776-783,共8页

采用大涡模拟方法研究了间距比(P/B)为1.5(P为柱心间距,B为方柱边长)、风向角α为0°~90°等条件下双方柱在均匀来流作用下的气动力、流态划分、表面风压和流场特性。研究发现:小间距双方柱流动干扰效应显著,下游柱平均气动力... 采用大涡模拟方法研究了间距比(P/B)为1.5(P为柱心间距,B为方柱边长)、风向角α为0°~90°等条件下双方柱在均匀来流作用下的气动力、流态划分、表面风压和流场特性。研究发现:小间距双方柱流动干扰效应显著,下游柱平均气动力随风向角的变化规律与上游柱和单方柱差异较大,且可能受更大的升力绝对值。将小间距比双方柱绕流分为前角分离流态(α=0°~10°)、分离泡流态(α=20°~30°)、附着流流态(α=40°~60°)及间隙侧分离泡流态(α=70°~90°)四种模式。附着流流态和间隙侧分离泡流态的间隙区出现较强的负压。尾流负压区的强度随风向角先增强后减弱,在α=50°附近达到峰值。前角分离流态时双柱具有一个整体的尾流回流区,而在其他流态下上下游方柱均有独立的回流区。 展开更多

关键词 双方柱 小间距比 大涡模拟 气动干扰 流场机理

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低雷诺数下类方柱绕流的数值模拟研究 被引量：1

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作者 杜晓庆 刘延泰 +1 位作者 施定军 马文勇 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期49-57,共9页

为了改进标准方柱(直边尖角柱)的气动性能,以经过角(尖角、圆角)、边(直边、凹边和凸边)形状修正的类方柱为研究对象,采用非定常数值模拟方法,在低雷诺数下研究了6类二维柱体在不同风向角下的气动性能和流场特性。研究结果表明:对标准... 为了改进标准方柱(直边尖角柱)的气动性能,以经过角(尖角、圆角)、边(直边、凹边和凸边)形状修正的类方柱为研究对象,采用非定常数值模拟方法,在低雷诺数下研究了6类二维柱体在不同风向角下的气动性能和流场特性。研究结果表明:对标准方柱的角、边形状的修正可明显改变其绕流场结构,会改善或劣化其气动性能;与直边柱体相比,凸边柱体的气动力系数和风压系数明显减小,而凹边柱体的气动力系数和风压系数均有增大的趋势;与尖角柱体相比,圆角化后柱体的气动力系数在所有风向角下呈整体下降趋势,Strouhal数增大;从总体上看,在研究的6类柱体中,凸边圆角柱的气动性能最好,凹边尖角柱的气动性能最差。 展开更多

关键词 桥梁工程 方柱绕流 数值模拟 气动控制 气动性能 流场结构

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并列双方柱在偏向流流态下的气动性能 被引量：1

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作者 杜晓庆 陈统岳 +1 位作者 许汉林 马文勇 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期100-108,共9页

小间距并列双方柱存在独特的偏向流现象,为了进一步揭示并列双方柱在偏向流流态下的气动性能,在雷诺数(Re)为8.0×104、间距比(T/B,其中T为方柱中心间距,B为方柱边长)范围为1.25~5条件下,通过测压风洞试验方法研究了并列双方柱的表... 小间距并列双方柱存在独特的偏向流现象,为了进一步揭示并列双方柱在偏向流流态下的气动性能,在雷诺数(Re)为8.0×104、间距比(T/B,其中T为方柱中心间距,B为方柱边长)范围为1.25~5条件下,通过测压风洞试验方法研究了并列双方柱的表面风压、气动力、Strouhal数等气动参数随间距比的变化规律,重点探讨了发生偏向流现象时气动力的时频特性和气动力展向相关性.并列双方柱的偏向流现象主要发生在T/B=1.25~2的范围内,气流的偏转方向具有随机性,这一现象会随间距比的增大而逐渐消失;发生偏向流现象时,两个方柱的平均阻力系数、脉动风压系数均小于单方柱,但两个方柱间隙侧壁面受到的负压远强于单方柱;与宽尾流方柱相比,窄尾流方柱的平均阻力系数更大,脉动气动力系数更大,间隙侧壁面受到平均负压更强,气动力系数沿方柱展向的相关性更强. 展开更多

关键词 并列双方柱 偏向流 风洞试验 气动性能 气动力相关性

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