栅格舵气动与操纵特性高速风洞试验技术

对自行研制的一船用空气推进导管螺旋桨系统的导管和桨后整流支架的空气动力学性能在试验雷诺数范围进行了风洞模型试验研究。研究结果表明,导管和桨后整流支架明显改善了系统的空气动力学性能,螺旋桨系统的推力系数和效率都有较明显提高,螺旋桨系统的原地静推力和倒车性能也得到很大改善。

对低层双坡屋面和四坡屋面建筑进行了风洞试验研究,考虑了屋面形式、屋面坡度、来流方向和挑檐长度等不同因素对屋面风压分布的影响,分析了屋面平均和脉动风压系数的分布特性。结果表明,0°风向角(来流垂直吹向屋脊)、屋面坡度为30°时,迎风屋面屋檐及屋脊附近形成较高负压,迎风屋面风压系数呈环状分布;屋面坡度为15°时,迎风屋面风压系数呈阶梯状分布。屋面体型系数受风向角、屋面坡度和屋面形式的影响较大:0°风向角、双坡屋面模型中,15°屋面坡度迎风屋面体型系数为30°屋面坡度的2.76倍;四坡屋面模型中,15°屋面坡度迎风屋面体型系数为30°屋面坡度的2.28倍;背风屋面体型系数受屋面坡度的影响较小;0°和45°风向角下,对于15°和30°屋面坡度,当屋面坡度相同,屋面形式由双坡改为四坡时,迎风屋面的体型系数绝对值有所增大,屋面更容易受力破坏,但对背风屋面的影响较小。

分析了某高层建筑的多通道同步测压风洞试验。利用随机振动理论计算了结构等效静力风荷载,分析了风荷载随风向的变化关系,计算了结构顶部峰值加速度响应,对居住者舒适度进行了评价。

在大气边界层风洞中模拟了b、c、d三类地貌的风场,对矩形和方形模型进行了风洞试验,分析了不同风场下矩形和方形模型的风压分布、顺风向脉动风压功率谱和风压空间相关性。结果表明：b、c、d三类风场下,平均风压系数逐步减小,脉动风压系数逐步增大,顺风向脉动风压功率谱峰值对应频率基本一致;顺风向脉动风压功率谱分布特征随高度变化不大;风压水平和竖向相关性随距离增加而减小;湍流度的增大使得迎风面水平和竖向风压相关性增大。

大跨屋盖结构风效应的风洞试验与原型实测研究——以广州国际会展中心为工程案例，进行了刚性模型风洞试验和有限元模态分析，在此基础上计算了屋盖的风致位移响应，结果表明，对于屋盖风振响应影响最大的因素是结构的基阶振型，其次才是风荷载；随着阻尼比的增加...

本文设计制作了一外形，刚度，质量参数在一定范围内可调的通用超高层建筑多自由度气动弹性模，对其进行了一系列的风洞试验，并详细研究了风向，等因素对超高层建筑风致振动的影响，得到一和些具参考价值的结果，可供我国有关规范修订时参考。

按照相似准则,设计制作了精细的角钢输电塔气弹模型,基于过境台风气象资料和台风风场模型确定了工程所在地区的风场参数,并进行了b类风场和台风风场的测振对比试验,研究了台风风场作用下角钢塔的风振特性。试验结果表明:两类风场作用下,角钢塔的风振特性基本相似,各风向角下除了塔身整体双向弯曲振动外,还伴随了较明显的塔头扭转振动,导致各工况下横担端部测点的加速度响应约为相近高度塔身的1.56～2.45倍,因此长横担角钢输电塔的风致扭转振动值得注意;相比b类风场,台风风场的高湍流特性导致顺风向风振响应增大明显,为b类风场的1.3～1.6倍,但横风向风振响应增大并不明显,这也说明横风向风振响应主要与结构本身特征湍流相关,与来流的湍流度相关性较弱。

通过风洞测力试验,研究了不同沙浓度和风速条件下风沙对低矮建筑整体受力的影响。研究结果表明:和净风工况相比,风沙对低矮建筑整体受力有着较大影响。风沙对低矮建筑平均基底剪力系数有着明显的增大作用,且沙浓度越大,增大的越明显。而对于脉动基底剪力系数的影响,除了与沙浓度有关之外,还与指示风速有关。当风速较小时,风沙增大了试验房的脉动效应,而当风速较大时,风沙减小了试验房的脉动效应。

桥梁应具有抵抗风作用的能力,特别是大跨度桥梁,其柔性较大,设计时必须考虑颤振、抖振、涡激振动等空气动力问题,通过抗风设计、风洞试验、抗风措施来确定桥梁风荷载和抗风性能是大跨度柔性桥梁抗风研究的主要手段。

对美国佛罗里达州迈阿密市区内一栋具有复杂外形的低层民用建筑刚体模型进行测压风洞试验,研究了由于建筑物过于接近所形成的夹缝内围护结构的风压分布特性及其相关影响因素。结果表明,任意风场下建筑物夹缝内始终处于负压状态,甚至产生局部不安全因素。进入夹缝的风量和风速与夹缝内负压力绝对值成正比例关系。适当对夹缝进行遮挡能有效减小缝内负压效应。

规范所提供的风荷载远远不能满足现代复杂建筑结构的抗风设计要求,必须进行风洞试验.对不同结构类型及部位(如高层结构、大跨屋盖、玻璃幕墙等)所需要的风洞试验资料及风荷载参数都是不同的,简单地提供建筑物的抗风设计参数不能满足各结构物和维护体系设计的需要.本文切合实际结构,建立了面向各类结构物各抗风设计阶段的风洞试验方法.

进行了榆林机场航站楼的测压风洞试验,研究了建筑物各墙面存在开孔较大且不均匀时所造成的内部压力改变对建筑物体型系数的影响,并通过与《建筑结构荷载规范》gb50009-2001中关于体型系数、内部压力系数规定的比较,提出了关于风荷载体型系数的几点修订建议。

大跨屋盖结构刚性模型风洞试验研究——以株洲体育中心大跨屋盖为背景，通过刚性模型的风洞试验研究，获得了大跨屋盖结构在各种不同情况下的平均风压系数分布规律，为体育场屋盖在不同情况下的风振响应理论分析提供了依据．

由于壁面的存在，风洞试验模拟的流场与真实大气的自由流场存在差别．在特定情况下，阻塞效应将对流场和建筑风荷载产生严重影响，导致风洞试验数据产生较大误差．然而，当前结构风工程研究人员对阻塞效应的认识尚且不足．首先，简要介绍了阻塞效应的机理，并归纳了阻塞效应对流场和建筑风荷载的影响．然后，总结了阻塞效应的影响因素（来流特性，建筑的外形、数量和布置方式等），回顾了涉及试验和数值模拟的阻塞效应修正方法，并列出了重要文献中对阻塞比的规定．最后，提出了今后值得研究的方向．

针对立体视觉测量技术在风洞试验中的应用特征,设计基于线阵ccd的三目视觉立体测量系统。利用基于双高斯物镜的组合透镜,在降低光学畸变的前提下实现点光源到线光源的变换。组合镜头可对ccd进行三自由度微调,保证测量目标成像于焦平面附近。在系统标定过程中利用三坐标测量机构建虚拟阵列靶,以最大限度地提高标定靶精度。实例应用结果表明,该系统能够实现三自由度虚拟飞行系统模型运动轨迹的追踪及自由振动系统机械阻尼的测量。

基于一栋立面上有多个开洞的矩形截面超高层建筑的刚性模型表面压力测量风洞试验结果,分析了矩形截面超高层建筑在长边立面上不同开洞工况下建筑各表面平均风压系数和最不利风压系数的变化规律。试验结果表明:当建筑长边迎风时,开洞使得背风面洞口附近的平均风压系数绝对值增大,但迎风面上的平均风压系数变化很小;当建筑短边迎风时,开洞对洞口附近的平均风压系数和最不利正风压系数均只有微弱影响,但对其最不利负风压系数却有很大影响,特别是中部开洞,将使其周围的最不利负风压系数增大一倍以上;开洞对短边立面上的最不利风压系数不产生明显的影响。为有结构开洞的高层建筑洞口附近的围护结构设计提供了参考数据。

目前超高层建筑结构风振分析常采用的是规范的简化理论方法和基于风洞试验方法频域方法,随着结构体型的复杂化或周边建筑对风场有明显干扰时,进行结构风振时程分析是更为简单直接有效的方法。本文通过编程实现生成风洞试验中风荷载时程数据并导入有限元分析软件进行结构的时程分析,获得整体结构位移、内力以及加速度时程等重要数据,为规范方法不适用的超高层建筑结构风振响应分析及舒适度评估提供了可行的方法。

利用开路式风洞系统和sympatec激光粒度仪测试了参考喷头的雾谱尺寸以此作为喷头雾谱等级的依据。对扇形雾喷头在不同压力、风速、喷头与激光粒度仪距离情况下的雾滴粒径、数量和范围进行了试验。试验结果表明,压力、风速、喷头与激光粒度仪之间距离的增大,都导致扇形雾喷头的雾滴体积中径变小,尺寸小于150μm的雾滴占全部雾滴体积的百分比变大,增加了农药脱靶飘移的可能性,同时压力和风速的增大都导致部分喷头的雾谱等级降低。为了保证激光粒度仪对雾滴粒径测试结果的可靠性,可以使用风洞试验和调整喷头与激光粒度仪的距离,来减小因细小雾滴通过激光束过程中速度迅速衰减而对测量结果带来的影响。

介绍了建筑物风环境的风洞模拟，行人高度风测量探头的设计、标定和数据处理。采用这种探头，在气动中心低速所４ｍ×３ｍ风洞的长１５ｍ、宽４ｍ、高２．２ｍ风工程试验段进行了比例为１∶３００的建筑群模型的行人高度风环境试验研究，结果说明这座新高层建筑物的落成，对其周围某些位置的行人高度风环境有严重的影响。

以中华城商业社区高层建筑群为工程背景,采用rngk-ε湍流模型模拟了建筑群中超高层建筑的表面平均风压分布及周围风环境,计算了与风洞试验等雷诺数及增大来流风速和模型尺寸提高雷诺数后的两类雷诺数工况,并同风洞试验结果进行了对比。结果表明,在等雷诺数情况下,风洞试验和数值模拟得到的超高层建筑表面风压分布较为一致,数值差别在15%以内;数值模拟与试验雷诺数相差25倍的工况中,当多数建筑主轴向与来流风速成一定角度时,超高层建筑的风压分布及周围流场的数值模拟结果与试验较一致;当多数建筑主轴向与来流风速平行时,尾流中旋涡分布的数值模拟结果与试验差异明显,但平均风压分布的数值模拟与试验结果略显差别。

在边界层风洞中,用高频底坐五分量天平技术对caarc模型的荷载风振系数进行研究,并与用气动弹性模型测得的荷载风振系数进行比较,两者的结果相差不大。由于天平技术只考虑第一振型并且是线形振型的影响,所以用其测得的荷载风振系数仅仅是建(构)筑物顶部的风振系数,获得的一些结果可作为修订有关规范时参考。

某钢管混凝土框架混凝土核心筒超高层建筑,结构对风荷载十分敏感,风环境较为复杂。通过风洞试验研究了凹角矩形超高层建筑的风荷载特性;针对顺风荷载、横向风荷载以及扭转风荷载,对比了基于风洞数据和规范公式得到的结构反应,明确本工程规范公式的适用性;分析了采用风洞数据应用于结构设计的荷载组合,同时利用风洞试验数据进行风振时程分析,得到结构的舒适度评价,并与公式结果进行对比,为结构设计提供依据。