开缝式柔性膜结构对5:1矩形柱体气动力的影响

摘要：

针对刚性风屏障会增加桥梁结构阻力和扭矩的问题,基于仿生学原理,设计一种开缝式柔性膜结构.采用测压试验,通过改变攻角等参数,系统地研究开缝式柔性膜结构对5:1矩形柱体风压分布和气动力的影响,为推广开缝式柔性膜结构在扁平箱梁的应用提供依据.研究结果表明:试验模型的水平对称性和流动二维性比较好,测压试验结果与已有试验结果吻合良好,可以用来分析柔性膜结构对矩形柱体气动力的影响.开缝式柔性膜结构不同位置处的风压系数有区别,其拍动引起的旋涡,加剧了外部气流同柱体表面气流的动量交换.无柔性膜结构时,矩形柱体各截面有较强的展向相关性,在攻角0°～10°范围,柱体表面具有大尺度展向旋涡脱落.柔性膜结构削弱了大尺度展向旋涡,降低了升力系数的展向相关性,是三分力系数减小的重要原因.单独一片柔性膜结构的影响区域有限,沿流向脉动风压迅速衰减,对两片膜结构之间的缝隙处影响较弱.开缝式柔性膜结构对矩形柱体的气动力有较强的影响,在4°攻角下,平均阻力系数最大下降11.8％,平均升力系数最大下降34.5％,平均扭矩系数最大下降60.7％;脉动阻力系数最大下降66.4％,脉动升力系数最大下降68.2％,脉动扭矩系数最大下降55.0％.

关键词：开缝式柔性膜结构、矩形柱体、气动力

所属期刊栏目：19

分类号：U238(特种铁路)

资助基金：国家自然科学基金52078505

在线出版日期：2022-12-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：3326-3334