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突风作用下圆柱结构气动特性的试验研究
突风作用下圆柱结构气动特性的试验研究
摘要：
本文通过对圆柱结构在突风作用下的气动特性进行试验研究，分析了突风对圆柱结构的压力分布、力的变化以及振动特性的影响。通过试验数据的分析，得出了突风对圆柱结构的影响规律，并提出了相应的改善措施。这对于提高圆柱结构的抗风能力，优化结构设计具有重要的指导意义。
1.引言
圆柱结构是一种常见的工程构件，广泛应用于桥梁、风电塔等领域。然而，在突发风力的作用下，圆柱结构容易受到较大的压力和力的作用，进而引起结构振动和破坏。因此，对圆柱结构在突风作用下的气动特性进行研究具有重要的理论和工程意义。
2.压力分布特性
在突风作用下，圆柱结构表面会呈现出不均匀的压力分布。为了研究压力分布的变化规律，本文设计了突风试验装置，并在不同时间段采集了圆柱结构表面的压力数据。实验结果表明，突风会导致圆柱结构上出现较大的压力峰值，且峰值的位置和大小与突风的强度和方向有关。
3.力的变化特性
在突风作用下，圆柱结构所受力的变化也是研究的重点之一。通过试验测量圆柱结构在突风作用下的受力情况，可以得出不同突风强度和角度下的力变化规律。实验结果表明，当突风强度增加或突风角度偏离垂直方向时，圆柱结构所受力愈大，且力的方向也会发生变化。
4.振动特性分析
突风作用下，圆柱结构会受到较大的压力和力的作用，从而引起结构的振动。为了研究振动特性，本文通过试验测量了圆柱结构在突风作用下的振动情况，并对其进行分析。实验结果表明，突风会引起圆柱结构的自由振动，且振动频率和振幅与突风强度和结构刚度有关。
5.改善措施
针对圆柱结构在突风作用下所出现的问题，本文提出了一些改善措施。首先，可以采用流场调整装置，改变气流的入流方式，从而减小圆柱结构表面的压力峰值。其次，可以增加结构的刚度，提高其自振频率，从而减小振动幅值。此外，还可以通过表面涂层或几何形状的调整，改变气流的流动状态，提高圆柱结构的抗风能力。
6.结论
通过试验研究，本文对圆柱结构在突风作用下的气动特性进行了深入分析。实验结果表明，突风会对圆柱结构产生较大的压力和力的作用，从而引起结构的振动和损坏。因此，改善圆柱结构的抗风能力具有重要的工程意义。通过改变流场调整装置、增加结构刚度和调整表面涂层等措施，可以有效提高圆柱结构的抗风能力，并优化其结构设计。
参考文献：
[1]DallaVecchiaP,RigamontiM,LengyelA.Aerodynamicbehaviorofatallbluffbodyunderstormwindconditions[J].JournalofWindEngineeringandIndustrialAerodynamics,2020,199:104103.
[2]ChenJ,LiW,HuangJ,etal.Forcedvibrationanalysisoftallcircular-arcarchbridgeunderturbulentwind[J].EngineeringStructures,2018,173:21-34.
[3]FujinoY,MidorikawaH,ZhangW.Windtunneltestonsuspensionbridgeforaerodynamicinstabilityinducedbyrain-windresonance[J].JournalofWindEngineeringandIndustrialAerodynamics,2015,144:195-205.