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题名大跨度不规则五边形双钢拱肋气动特性研究
- 1
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作者
刘小兵
张德旺
丰斌
王欣
杨群
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机构
石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
石家庄铁道大学土木工程学院
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出处
《振动.测试与诊断》
北大核心
2025年第4期658-665,839,840,共10页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52008273,52078313)
河北省自然科学基金资助项目(E2020210083)
+1 种基金
河北省自然科学基金创新研究群体资助项目(E2022210078)
中央引导地方科技发展资金资助项目(236Z5407G,236Z5410G)。
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文摘
针对大跨度拱桥不规则截面双拱肋的气动特性问题,以国内某座大跨度拱桥跨中不规则五边形截面双钢拱肋为工程背景开展研究。首先,通过刚性节段模型测压试验,测试该拱肋在8个不同间距比和11个不同风攻角下的气动力系数和斯托罗哈数,并与单拱肋的结果进行对比分析;然后,通过数值计算方法,研究风攻角α=0°条件下间距对气动特性的影响机理。结果表明:双拱肋的气动力系数存在明显的临界间距效应,当α=-5°时,临界间距比(L/B)_(cr)=2.0~2.5,其他风攻角下,(L/B)_(cr)=2.5~3.0;上游拱肋的气动力系数在L/B<(L/B)_(cr)时表现为明显的减小效应,而在L/B>(L/B)_(cr)时干扰效应不明显;下游拱肋的阻力和扭矩系数绝对值均表现为显著的减小效应,升力系数的干扰效应与风攻角密切相关;不同间距比下双拱肋的斯托罗哈数在不同程度上均小于单拱肋的斯托罗哈数。
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关键词
不规则五边形双钢拱肋
气动力系数
斯托罗哈数
风洞试验
气动干扰
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Keywords
irregular pentagonal twin steel arch ribs
aerodynamic force coefficients
Strouhal numbers
wind tunnel test
aerodynamic interference
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分类号
U441.2
[建筑科学—桥梁与隧道工程]
TH138
[机械工程—机械制造及自动化]
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题名直径30cm圆柱的气动力参数和绕流特性研究
被引量：12
- 2
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作者
沈国辉
姚剑锋
郭勇
邢月龙
楼文娟
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机构
浙江大学建筑工程学院
浙江省电力设计院
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出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2020年第6期22-28,共7页
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基金
国家自然科学基金(51178425,51838012)。
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文摘
为研究光滑圆柱的气动力系数和绕流特性,在均匀流中进行不同风速下的测压风洞试验,试验获得了阻力系数、升力系数、表面风压分布、风压相关性系数、斯托罗哈数等随雷诺数的变化特征,并将试验结果与以往结果进行比较。研究表明:升力系数的脉动值大于阻力系数的脉动值,说明涡脱造成的横风向激励比顺风向紊流激励剧烈;雷诺数位于临界区域时,圆柱表面风压分布呈现出对称-不对称-对称的变化过程,反映了由层流分离转化为湍流分离的全过程;在雷诺数为352000时呈现一侧为层流分离、另一侧为湍流分离的临界流态,风压呈现出左右不对称的单边泡形式;获得层流分离和湍流分离时的表面风压相关性分布特征,层流分离时圆柱同一侧的风压测点均呈较强的正相关,而湍流分离时在分离点前的区域相关性较强,分离点之后的区域相关性较弱;层流分离的升力系数谱有显著的峰值,表明尾流是规则的漩涡脱落,而湍流分离的升力系数谱没有明显峰值,表明尾流是随机的漩涡脱落。
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关键词
圆柱
风洞试验
气动力气数
风压分布
斯托罗哈数
-
Keywords
circular cylinder
wind tunnel test
aerodynamic coefficient
wind pressure distribution
Strouhal number
-
分类号
TU312
[建筑科学—结构工程]
-
-
题名静止方柱和圆柱绕流的二维数值分析
被引量：35
- 3
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作者
毕继红
余化军
任洪鹏
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机构
天津大学建筑工程学院
滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学)
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出处
《三峡大学学报（自然科学版）》
CAS
2012年第1期41-45,共5页
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文摘
运用流体计算软件CFX模拟了静止方柱和圆柱在不同雷诺数条件下(层流区、亚临界区、超临界区)的绕流问题.采用层流和SST湍流模型,基于二维纳维斯-斯托克斯方程(N-S方程),计算得到了相应的绕流参数:斯托罗哈数St和阻力系数Cd.将绕流参数与现有文献的绕流结果进行比较,验证了该数值模拟方法的正确性.分析了雷诺数Re对绕流参数的影响,获得了方柱和圆柱的St、Cd随Re的变化规律.通过对比方柱和圆柱的绕流参数,发现较大雷诺数时方柱的斯托罗哈数远低于圆柱的斯托罗哈数,但同时其阻力系数却高于圆柱的阻力系数,而在圆柱绕流中明显存在的阻力危机现象在方柱绕流中并不明显.
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关键词
边界层
阻力系数
斯托罗哈数
阻力危机
-
Keywords
boundary layer
drag coefficient
Strouhal number
drag crisis
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分类号
O354.9
[理学—流体力学]
-
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题名不同倒角半径下方柱绕流的数值模拟及水动力特性研究
被引量：5
- 4
-
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作者
杜明倩
毛海英
李宇佳
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机构
鲁东大学土木工程学院
中国海洋大学工程学院
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出处
《海洋科学》
CAS
CSCD
北大核心
2017年第7期137-142,共6页
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基金
山东省自然科学基金(ZR2017BEE047)
鲁东大学科研基金(LB2016010)~~
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文摘
为了研究不同倒角半径对方柱绕流特性的影响,采用有限体积法,模拟了雷诺数Re为22 500、倒角半径为0.1D(D为方柱边长的长度)、0.2D和0.3D时方柱的绕流过程。方柱近壁面采用增强壁面函数,模型采用SST k–?湍流模型。根据模拟结果给出了不同倒角半径下方柱的流场涡量图以及阻力系数Cd和升力系数Cl;利用快速傅里叶变换法得到斯托罗哈数St。结果表明,倒角半径的增加改变了方柱的分离点,使得尾流区长度增加,旋涡尺度减小;Cd和Cl的振动幅值呈现先减小后增大的趋势,倒角半径为0.1D和0.2D时方柱受力较小,不存在倒角时方柱受力较大,倒角半径为0.3D时方柱受力最大;随着倒角半径的增加,柱体截面形式越接近圆形,斯托罗哈数逐渐增大,漩涡脱落频率更快。
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关键词
方柱绕流
倒角半径
升力、阻力系数
漩涡脱落形态
斯托罗哈数
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Keywords
flow around square cylinder
filleting radius
lift and drag coefficient
vortex shedding pattern
Strouhal
-
分类号
TV143
[水利工程—水力学及河流动力学]
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题名端板对二维矩形风洞试验模型气动特性的影响
被引量：19
- 5
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作者
郑云飞
刘庆宽
马文勇
刘小兵
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机构
石家庄铁道大学土木工程学院
石家庄铁道大学大型结构健康诊断与控制研究所
河北省大型结构健康诊断与控制重点实验室
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出处
《实验流体力学》
CSCD
北大核心
2017年第3期38-45,共8页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51378323
51108280
+1 种基金
51308359)
河北省杰出青年基金项目(E2014210138)
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文摘
在节段模型风洞试验中,两端设置端板可以有效减小端部效应对风压分布的影响,从而保证气流在模型周围的二维流动,其中端板尺寸是影响端板效果的主要参数。为了明确不同尺寸端板对矩形断面气动特性的影响,以桥梁节段模型中最常见的3种宽高比(B/H分别为1、5和10)的二维矩形断面为研究对象,通过刚性模型测压试验,研究了端板尺寸对各模型的气动力、风压分布和斯托罗哈数St的影响。研究结果表明:模型的端部效应不仅仅对端部附近的风压有影响,对中间位置处风压的影响也不容忽视,设置端板是获得准确试验结果的重要保证;随着断面宽高比(B/H)逐渐增大,端部效应影响的程度和范围逐渐减小;随着端板尺寸的增大,模型背风面风压绝对值逐渐增大并趋向一稳定值;抑制端部效应的最小端板尺寸与结构的风迎角有关,风迎角增大,所需的端板也相应增大;有无端板对斯托罗哈数St也有明显影响。
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关键词
矩形断面
节段模型
端板
气动力
风压分布
斯托罗哈数
-
Keywords
rectangular cylinder
section model
end plate
aerodynamic force
wind pressure distribution
Strouhal number
-
分类号
U141.3
[交通运输工程]
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题名串列三圆柱的脉动气动力特性试验研究
被引量：8
- 6
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-
作者
刘小兵
姜会民
王世博
杨群
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机构
石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
石家庄铁道大学土木工程学院
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出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2021年第13期96-103,共8页
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基金
国家自然科学基金项目(52078313,52008273)
河北省自然科学基金项目(E2018210105,E2020210083)
+2 种基金
河北省高等学校科学技术研究项目(ZD2019118)
省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室自主课题(ZZ2020-14)
河北省大型基础设施防灾减灾协同创新中心资助项目。
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文摘
采用刚性模型测压风洞试验的方法研究了不同间距下串列三圆柱的脉动气动力特性,并与单圆柱和串列双圆柱的结果进行了对比。试验雷诺数以及间距比L/D(相邻圆柱中心距与单圆柱的直径之比)分别为3.4×10^(4)和1.212.0。研究结果发现,与串列双圆柱类似,串列三圆柱上游和中游圆柱的临界间距比(L/D)cr=3.54.0。在临界间距比附近,脉动气动力系数突升至最大值。串列三圆柱下游圆柱表现出两个临界间距比,分别为(L/D)cr1=2.02.5和(L/D)cr2=3.54.0。脉动气动力系数在临界间距比(L/D)cr1附近突升至最大值,而在临界间距比(L/D)cr2附近发生突降现象。气动干扰对串列三圆柱斯托罗哈数的影响表现为减小效应,与串列双圆柱相比,这种减小效应在L/D<(L/D)cr时更明显。
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关键词
串列三圆柱
风洞试验
脉动压力分布
脉动气动力
斯托罗哈数
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Keywords
three cylinders in series
wind tunnel test
fluctuating pressure distribution
fluctuating aerodynamic force
Strouhal number
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分类号
TU311.1
[建筑科学—结构工程]
O355
[理学—流体力学]
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题名串列多圆柱气动力干扰效应的试验研究
被引量：5
- 7
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作者
刘小兵
吴倩云
姜会民
赵会涛
杨群
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机构
石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
石家庄铁道大学土木工程学院
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出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2021年第7期37-44,共8页
-
基金
国家自然科学基金(52078313,52008273)
河北省自然科学基金(E2018210105,E2020210083)
+2 种基金
河北省高等学校科学技术研究项目(ZD2019118)
省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室自主课题(ZZ2020-14)
河北省大型基础设施防灾减灾协同创新中心资助项目。
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文摘
通过刚性模型测压风洞试验,在均匀流场中对比研究了不同数量和不同间距串列多圆柱气动力的干扰效应。串列多圆柱两相邻圆柱的中心距L与圆柱的直径D之比L/D的变化范围为1.2~12.0。圆柱数量的变化范围为1~4。试验的雷诺数为3.4×10^(4)。试验结果发现:串列多圆柱发生流态切换的临界间距比(L/D)cr为3.5~4.0,在临界间距附近,前两个圆柱的时均阻力系数和脉动升力系数突升,其余圆柱则突降,所有圆柱的斯托罗哈数均突升;气动干扰对串列多圆柱时均阻力系数和斯托罗哈数的影响主要表现为减小效应;后方干扰圆柱数量的增加对上游第一个圆柱气动力的影响基本可以忽略;前方干扰圆柱数量的增加对下游最后一个圆柱的气动力影响显著。
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关键词
串列多圆柱
气动力系数
斯托罗哈数
干扰效应
风洞试验
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Keywords
tandem cylinders
aerodynamic force coefficient
Strouhal number
interference effect
wind tunnel test
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分类号
O351.2
[理学—流体力学]
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题名并列三方柱气动特性的试验研究
被引量：1
- 8
-
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作者
刘小兵
于文文
吴倩云
陶韬
杨群
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机构
石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
石家庄铁道大学土木工程学院
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出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2021年第22期75-81,97,共8页
-
基金
国家自然科学基金项目(52078313,52008273)
河北省自然科学基金项目(E2018210105,E2020210083)
+2 种基金
河北省高等学校科学技术研究项目(ZD2019118)
省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室自主课题(ZZ2020-14)
河北省大型基础设施防灾减灾协同创新中心资助项目。
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文摘
为了给实际土木工程中并列三方柱结构的抗风设计提供参考,采用刚性模型测压风洞试验的方法,测试并研究了并列三方柱的升阻力系数、风压系数及斯托罗哈数随间距的变化规律。三方柱相邻两柱的间距与单方柱边长之比L/D的变化范围为1.2~8.0。研究结果表明:当1.2≤L/D≤2.0时,由于偏流现象的存在,两侧方柱的气动力不等,中间方柱会受到非0的平均升力作用;当L/D由2.0增加到2.5时,两侧方柱的脉动阻力会出现突升现象;当L/D由3.0增加到3.5时,中间方柱的脉动阻力和三方柱的脉动升力会出现突升现象。并列三方柱的旋涡脱落在1.2≤L/D≤2.0时受到了明显的抑制,在L/D≥2.5时比较明显,且对应的斯托罗哈数大致相等。
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关键词
并列三方柱
风洞试验
升阻力系数
斯托罗哈数
风压分布
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Keywords
three side-by-side square cylinders
wind tunnel test
lift and drag coefficient
Strouhal number
wind pressure distribution
-
分类号
TU973
[建筑科学—结构工程]
-
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题名倾斜角对独柱式变截面钢桥塔气动特性的影响
被引量：2
- 9
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作者
刘小兵
姜会民
于文文
郑怡彤
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机构
石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
石家庄铁道大学土木工程学院
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出处
《振动．测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2023年第6期1152-1157,1245,1246,共8页
-
基金
国家自然科学基金资助项目(52078313,52008273)
河北省自然科学基金资助项目(E2020210083)
+1 种基金
河北省高等学校科学技术研究资助项目(ZD2019118)
省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室自主课题资助项目(ZZ2020-14)。
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文摘
与竖直等截面桥塔相比,倾斜变截面桥塔在风的作用下往往表现出更为复杂的三维效应。以国内一座拟建的独柱式变梯形截面倾斜钢桥塔为工程背景,通过全桥塔刚性模型测压风洞试验,测试了该桥塔在不同风向角α和倾斜角β下的气动力系数和斯托罗哈数,研究了倾斜角对其气动特性的影响。研究结果表明:当α=0°(顺桥塔倾斜方向来流)和α=30°左右时,倾斜使桥塔上部截面的气动力减小,下部截面的气动力增大;当α=140°和α=180°(逆桥塔倾斜方向来流)左右时,规律与之相反。倾斜角的增大会使桥塔的旋涡脱落变得不明显。
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关键词
钢桥塔
风洞试验
倾斜角
气动力系数
斯托罗哈数
三维效应
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Keywords
steel bridge tower
wind tunnel test
inclination angle
aerodynamic coefficient
Strouhal number
three-dimensional effect
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分类号
U441.2
[建筑科学—桥梁与隧道工程]
TH138
[机械工程—机械制造及自动化]
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