分离式狭缝控制下单箱梁的气动力和流动结构特性

简介

本文采用风洞试验研究分离式狭缝控制下单箱梁气动力及流场特征。以Great Belt East Bridge主梁为研究对象,几何缩尺比为1125制作单箱梁模型。狭缝连接单箱梁模型的迎风和背风面风嘴。控制原理为来流从迎风面狭缝口进入狭缝再从背风面吹出,从而改变旋涡的脱落模式。试验中来流风速固定在10 m/s,对应的雷诺数为2.3×104。通过对单箱梁表面压力进行测量,结果表明本控制方法能显著降低作用在主梁上的表面压力脉动值和非定常气动力。通过对升力时程做频谱分析,发现分离式狭缝能加速单箱梁尾部旋涡脱落。采用粒子图像测速技术测得了单箱梁尾流场。结果表明控制工况上表面形成的分离涡向下方移动,尾流的宽度缩小,表明降低了作用于主梁的阻力。POD分析结果表明控制工况的前两阶模态能量占比较低,表明更多的能量被转移到高阶模态,小尺度涡结构的能量占比更高。本控制方法诱导出二次不稳定结构Mode B,使得展向涡能量转移到流向涡,从而展向涡强被削弱。