圆形高耸结构风振与流动控制

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:flysiro
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随着科技的发展,高耸结构越来越频繁的出现在人们的视野当中,逐渐成为一种非常重要的结构形式,涉及电力、广播、通讯等各个行业。由于高耸结构高度高,横截面小,长细比较大,刚度小,风荷载对高耸结构的影响最大。近些年来,高耸结构向更高、更轻、更柔方向发展,导致其刚度和阻尼都越来越小,进一步加强了对风荷载的敏感程度。因此,深入研究高耸结构的风致振动问题具有十分重要的意义。本文以圆形高耸结构为研究对象,研究圆形高耸结构的风效应,提出在结构迎风面和背风面分别开孔的方法,通过风洞试验,研究主动吸吹气对于圆形高耸结构风致振动响应的控制效果。本文设计了刚性静止模型与气动弹性模型两种模型,研究圆形高耸结构的风致振动响应与流动控制。首先对刚性静止模型使用六分力天平进行测力试验,测量作用于结构整体的风荷载,通过改变主动吸吹气的位置、流量等,研究结构所受表面风荷载的变化情况来判断主动吸吹气对其的控制效果,结果显示,对于圆形高耸结构,无论迎风面与背风面,主动吹气的控制效果均大于主动吸气,且对于横风向脉动值控制效果好于顺风向;随着吹气流量的增大,主动吹气控制效果逐渐增大,后续趋于平稳,迎风面主动吹气工况下,与无控工况相比,升力系数均方根最大可减小70%以上。然后对气动弹性模型使用加速度传感器进行测振试验,测量结构振动响应产生的位移,研究主动吸吹气在不同位置、流量下的对结构振动响应的控制效果,在主动吸吹气控制条件下,结构的位移响应明显降低,随着吹气流量的增加,控制效果也在不断增加。最后利用PIV技术,分别拍摄两个横截面与一个竖向截面,分析、比较其时均流线图、时均湍动能图以及瞬时涡量图,研究主动吸吹气控制下圆形高耸结构的绕流场特征。
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