考虑近地风湍流的球面屋盖雷诺数效应研究

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1、硕士学位论文考虑近地风湍流的球面屋盖雷诺数效应研究RESEARCHONREYNOLDSNUMBEREFFECTOFDOMEROOFSINTURBULENTFLOW金秋哈尔滨工业大学2015年12月国内图书分类号：TU393.3学校代码：10213国际图书分类号：624.014密级：公开工学硕士学位论文考虑近地风湍流的球面屋盖雷诺数效应研究硕士研究生：金秋导师：武岳教授申请学位：工学硕士学科：岩土工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2015年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU393.3U.D.C:624.014Dissertatio

2、nfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONREYNOLDSNUMBEREFFECTOFDOMEROOFSINTURBULENTFLOWCandidate：JinQiuSupervisor：Prof.WuYueAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：GeotechnicalEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefence：December,2015Degree-Conferring-In

3、stitution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要雷诺数效应是指在不同雷诺数下钝体绕流的流动模式发生改变，进而使钝体表面风荷载发生变化的现象，是结构风工程领域的重要基础性问题。目前关于雷诺数效应的研究仍处于理论探索阶段；研究对象为均匀流场下的圆柱、柱面屋盖，关于其它曲面屋盖的研究较少；研究内容多关注的是结构表面平均风压系数、风力系数等气动参数随雷诺数的变化规律，针对脉动风压场及旋涡作用的研究较少，而湍流场下的雷诺数效应更鲜有研究。本文以1/4矢跨比球面屋盖为研究对象，在均匀流场和湍流场下开展了系列变雷诺数测压

4、试验，侧重研究在湍流场下球壳雷诺数效应的表现，主要内容包括：（1）开展了均匀流及大气边界层湍流下1/4矢跨比球面屋盖的变雷诺数风洞测压试验。为拓展风洞试验中雷诺数区间的范围（均匀流场雷诺数区间为8.48×464610~2.06×10，湍流场雷诺数区间为9.66×10~1.38×10），采用三种不同尺度模型进行试验，并通过与文献结果进行对比验证数据的合理性。（2）总结整理了雷诺数效应研究中两个关键问题的研究方法，即雷诺数转捩区间的确定及基于分解技术（本征正交分解POD、谱正交分解SPT）研究旋涡的作用。（3）基于风压分布、风力系数、压力梯度等气动参数随雷诺数的变化规律

5、确55定雷诺数转捩区间，均匀流场转捩区上限为2.48×10，边界层湍流场为2.07×10。通过对比均匀流场及湍流场下的结果探讨流场湍流对雷诺数效应的影响。（4）通过频谱分析，考察不同雷诺数、不同流场条件下，风压谱与风力谱的变化规律，重点探讨球面不同位置测点风压谱峰值的分布规律，研究表明在雷诺数转捩区间也存在风压谱及风力谱形状的突变，意味着能量由低频向高频转移。（5）基于POD分解获得脉动风压场主导本征模态及其与顺风向阻力作用及竖向升力作用的关系，进一步基于SPT的谱正交分解获得主导频率下的旋涡作用特点，并建立起与脉动风压特性的联系，对脉动风压特性作出更合理的机理性解

6、释。关键词：球面屋盖；雷诺数效应；频谱分析；旋涡作用；本征正交分解；谱正交分解-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractCharacteristicofwindflowaroundabluffbodywillhavesomedistinctwhileitsReynoldsnumberchanges.CharacteristicofwindpressurearoundstructurerelatetoReaswell.Itis100timesthatReofrealarchitecturelargerthanmodelinwindtunneltest.Som

7、eessencialresearchforReynoldsnumbereffects,asaresult,shouldberaisedasafundationalproblemonstructuralwindengineering.TheresearchofReynoldsnumbereffectsisstillinatheoreticalexplorationstage.Researchersalwaysconcentrateonsinglecircularcolumnandcylindricalroofwithoutdome.Theyspendagreatd