不同风向角下方柱气动特性的风洞试验研究*

刘小兵，吴倩云，孙亚松

(1 石家庄铁道大学风工程研究中心，石家庄 050043；2 河北省风工程和风能利用工程技术创新中心，石家庄 050043；3 石家庄铁道大学土木工程学院，石家庄 050043)

0 引言

方形断面为工程结构中最常见的结构形式之一。桥梁的墩塔、高层建筑及高耸结构等多采用方形断面。作为典型的钝体断面形式，方柱的气动特性一直是国内外学者研究的热点。万津津等[1]使用PIV技术测量了方柱的绕流场，分析了方柱的涡脱落特性。刘宇等[2]对三种不同雷诺数下的方柱绕流进行了数值模拟，得到了不同雷诺数下的涡街脱落形态。张惠等[3]利用Lattice-Boltzmann方法对低雷诺数下的方柱绕流进行数值模拟，得到了方柱的斯托罗哈数。王远成等[4]的研究发现，RNGk-ε湍流模型可以成功地对方柱绕流中的非定常、非稳态且剧烈分离的流动进行模拟。Kim等[5]利用大涡数值模拟方法计算了三维方柱的绕流，计算结果与风洞试验结果吻合较好。Sohankar等[6]基于大涡模拟方法计算了三维方柱的绕流，得到了方柱的斯托罗哈数、平均升阻力系数和脉动升阻力系数。邓燕华等[7]数值模拟了二维方柱在不同风向角下的绕流，获得了方柱的斯托罗哈数、平均风荷载和脉动风荷载随风向角的变化规律。

从以上研究文献可以看到：目前方柱气动特性的研究手段主要以数值模拟为主，风洞试验研究相对较少；已有的研究侧重分析0°风向角(来流风垂直方柱)时的气动特性，对气动特性随风向角的变化规律研究较少。……