有限长正方形截面柱体尾流结构

来源 :第十五届全国结构风工程学术会议暨第一届全国风工程研究生论坛 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gaolch008
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二维钝体尾流长期以来都是流体力学领域的研究热点,这不仅是因为二维钝体尾流中存在规则的涡结构有利于湍流基础理论的研究,也是因为钝体尾流广泛存在于工程实例中.值得注意的是,工程中的钝体往往都是有限长度的,通常是一端固定于平面,另一端为自由端的高耸结构,它们显然是不能被简化为二维钝体.为了更好地描述有限长柱体尾流这种复杂的结构,不同研究者提出了各自的尾流模型。然而,目前仍没有统一的认识。本文依据PIV、流动可视化和热线测量的试验结果,可提出一种新的有限长柱体的尾流模型。尾流中柱体自由端剪切流与柱体侧面剪切流构成了一个封闭的拱门形涡结构,这一拱门形涡结构在靠近自由端高度上和底面附近都会向上游弯曲。正是这弯曲的拱门形结构在垂直于流向的截面内会投影形成顶部涡和底部涡,当拱门形结构的两侧对称出现时,顶部涡与底部涡也都会在柱体两侧对称出现,水平截面内也出现对称涡街。当拱门形结构的两侧涡交错出现时,顶部涡与底部涡都只会在柱体的某一侧出现,在水平截面内则会出现正负交替的卡门涡街。对称和反对称结构所对应尾流特性是不同的。柱体所受气动力在这两种尾流状态下也有显著的区别。这两种典型尾流结构的概率随H/d、边界条件、轴向高度等因素的变化而变化,柱体尾流统计特性以及柱体气动力等也会随之而变化。这也为三维柱体尾流以及气动力的控制提供了新的思路。
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