第20卷第10期2023年10月铁道科学与工程学报JournalofRailwayScienceandEngineeringVolume20Number10October2023矩形前缘剪切流对圆柱气动和绕流特性影响规律的研究李文舒1，王汉封1,2，李欢1,2，何旭辉1,2(1.中南大学土木工程学院，湖南长沙410075；2.中南大学高速铁路建造技术国家工程研究中心，湖南长沙410075)摘要：横风中高速列车−桥梁系统存在复杂气动干扰效应，主要表现为桥面分离流与列车绕流间的相互作用。该效应可能显著改变列车风荷载，并最终影响桥上行车稳定性。为揭示列车−桥梁系统气动干扰效应机理，采用错列布置的二维圆柱和矩形钝体结构为抽象模型，通过风洞实验系统研究两者相对位置对圆柱气动力的影响规律。圆柱直径D=60mm，矩形迎风面高度H=48mm，基于来流风速U∞和D的雷诺数Re=6×104～1×105。实验发现，圆柱距矩形前沿水平距离L与两者垂直方向的间隙G对圆柱气动力均有显著影响。当G/D较小时，圆柱上侧产生较大负压区；随G/D逐渐增大，圆柱下侧产生较大负压区；当G/D进一步增大到某一临界值时，圆柱风压基本呈对称分布，圆柱尾流中开始产生周期性旋涡脱落，且涡脱频率低于孤立圆柱。随着L/D的增大，该G/D临界值逐渐增大，圆柱涡脱频率逐渐下降，涡脱强度逐渐减弱。当圆柱和矩形处在特定的相对位置时，圆柱气动力出现明显的雷诺数效应，圆柱的瞬时风压会产生2种模态。当G/D=0.4时，圆柱绕流会产生双稳态现象，且随着L/D的增大双稳态现象逐渐减弱。该现象是由于矩形前缘分离流的加速冲击在圆柱上，促使局部绕流提前转捩，从而使圆柱在亚临界区产生临界区的气动特性。研究结果可为实际工程中桥上行车的安全性和稳定性分析提供参考。关键词：圆柱；矩形；异构钝体；雷诺数效应；双稳态中图分类号：TU311文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7029（2023）10-3638-10Effectsoftheleading-edgeshearlayerofarectangularontheaerodynamicsandflowofacircularcylinderLIWenshu1,WANGHanfeng1,2,LIHuan1,2,HEXuhui1,2(1.SchoolofCivilEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410075,China;2.NationalEngineeringResearchCenterforHigh-speedRailwayConstruction,CentralSouthUniversity,Changsha410075,China)Abstract:Thehigh-speedtrainandbridgesystemincrosswindinvolvescomplexaerodynamicinterference,whichischaracterizedbytheinteractionbetweentheseparatedflowfromthebridgeandtheflowaroundt...
