临界雷诺数下带人工水线斜拉索的气动性能研究

摘要

以往的研究认为,斜拉桥拉索发生风雨激振的雷诺数(Re数)处在亚临界区.但随着斜拉桥跨度的增大,拉索直径有增大的趋势,拉索发生风雨激振时的Re数很可能进入临界区(临界区雷诺数处在2.0×105 ～5×105之间).在风洞中对拉索节段模型进行风洞试验是研究拉索风雨激振的振动特性和发生机理的主要手段之一.本文在临界Re数下，对带上人工水线的三维拉索节段模型进行了同步测压风洞试验。系统测量上水线在不同位置时三维拉索节段表面风压，研究风向角对带人工水线拉索气动性能的影响，对临界Re数下拉索的气动稳定性进行了分析，研究结果：拉索表面的平均风压分布对上水线位置非常敏感，不同位置的上水线会改变拉索表面的流体分离和分离流的再附，从而导致拉索表面平均风压分布随着上水线位置的改变而变化剧烈；与亚临界区相比，临界雷诺数下的气动力系数随水线位置变化的曲线形态有显著差异，基于准定常假定，在临界雷诺数下，拉索仍有发生风雨激振的可能性，但发生的可能性较亚临界区降低了；风向角是影响拉索气动性能的又一重要因素，风向角会改变拉索表面风压、气动失稳可能性和失稳区域。