旋转振荡板尾流控制的实验研究

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当流体流过钝物体时,物体后方会产生旋涡脱落。交错产生的旋涡脱落在物体表面产生了周期性变化的力,使物体振动,造成结构物的破坏。本文所研究的板旋转振荡是桥跨结构在风中扭转振荡的简化模型。因此,研究旋转振荡板的尾流以及尾流的控制问题,对于保护桥梁、高层建筑等具有重要意义。本文采用在尾流中施加双控制杆和尾部喷射两种方法来抑制旋转振荡板的尾流旋涡脱落。在实验中,雷诺数Re=V∞H/v=2.5x103~6.0x103,振幅θ=10°,无量纲振频feH/V∞=0~0.123。板在平行于来流位置附近做旋转振荡。无控制时,旋转振荡板的尾流有一种非锁频模式和三种锁频模式。在控制杆的实验中,两个相同尺寸的控制杆放置在板的上下两侧,控制杆的主表面与来流方向垂直。控制杆宽度与板的厚度比值b/H=1/3。在风洞中,对旋转振荡板的尾流进行脉动速度测量和流动显示,结果表明,当把控制杆放置在有效区域内,非锁频模式和两种锁频模式的涡脱落能够被抑制。另外,探究了雷诺数和无量纲振频对控制区域的影响。在尾部喷射实验中,射流从板的背风面上宽1mm的狭缝中射出,控制变量是相对射流速度。实验结果表明,当喷射速度在有效范围内,非锁频模式和一种锁频模式的涡脱落能够被抑制。
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