流線型箱梁斷面渦激力展向相關(guān)試驗(yàn)研究

劉志文+龔慧星+陳政清

摘 要：針對(duì)閉口流線型主梁結(jié)構(gòu)渦激力展向相關(guān)性問題，在均勻流場(chǎng)條件下分別對(duì)振動(dòng)狀態(tài)和靜止?fàn)顟B(tài)流線型主梁節(jié)段模型進(jìn)行了不同風(fēng)攻角的渦激力展向相關(guān)性試驗(yàn)研究，分別分析了流線型主梁斷面渦激振動(dòng)響應(yīng)、渦激力展向相關(guān)性及主梁表面壓力等.結(jié)果表明：振動(dòng)狀態(tài)主梁斷面渦激力展向相關(guān)系數(shù)與振幅、鎖定區(qū)風(fēng)速等相關(guān)，鎖定區(qū)上升段主梁斷面渦激力展向相關(guān)系數(shù)大于鎖定區(qū)最大振幅處主梁斷面渦激力展向相關(guān)系數(shù)，扭轉(zhuǎn)渦振鎖定區(qū)升力矩展向相關(guān)系數(shù)大于豎向渦振鎖定區(qū)豎向渦激力展向相關(guān)系數(shù)；振動(dòng)狀態(tài)主梁斷面測(cè)點(diǎn)壓力系數(shù)展向相關(guān)系數(shù)與振幅相關(guān)，振幅越大則相關(guān)系數(shù)越大.

關(guān)鍵詞：橋梁；流線型箱梁斷面；渦激振動(dòng)；展向相關(guān)性；風(fēng)洞試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：U441.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-2974（2017）05-0080-08

Abstract：Aiming at spanwise correlation of vortex-induced forces （VIFs） of the main deck of bridges， wind tunnel experimens of an oscillating and stationary streamlined box girder were conducted under different wind attack angles in the smooth flow. The VIV responses， spanwise correlation of vortex-excited forces， and surface pressures of the streamlined box girder were investigated. The research results showed that the spanwise correlation coefficients of the vortex-excited forces of the streamlined box girder were related to the amplitudes and wind speeds in the lock-in region. The spanwise correlation coefficients of the vortex-excited forces of the main deck at ascending stage of the lock-in region were larger than that of the main deck at the maximum amplitude of the lock-in region. The spanwise correlation coefficients of the pitch moments of the main deck in torsional VIV were larger than that of the lift forces of the main deck in vertical VIV. Meanwhile， the spanwise correlation coefficients of the pressures on measure points of the main deck were related to the amplitudes of the oscillating main deck， and the spanwise correlation coefficients increased with the increase of the amplitudes.

Key words：bridges； streamlined box girder； vortex-induced vibrations（VIV）； spanwise correlation； wind tunnel tests

大跨橋梁結(jié)構(gòu)一般具有頻率低和阻尼比小等特性，在風(fēng)作用下易發(fā)生風(fēng)致振動(dòng)現(xiàn)象，從而引起橋梁結(jié)構(gòu)疲勞，并影響行車舒適性[1-2]，工程實(shí)踐中已有多座大橋發(fā)生了渦激振動(dòng).如英國(guó)Kessock橋、第二塞文橋、巴西Rio-Niteroi橋、日本東京灣大橋、丹麥大海帶東橋主橋、俄羅斯伏爾加河大橋以及我國(guó)西堠門大橋等都發(fā)生過程度不同的渦激振動(dòng)現(xiàn)象，工程實(shí)踐中一般通過采取氣動(dòng)措施或安裝調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（TMD）等來(lái)控制[3].橋梁結(jié)構(gòu)渦激振動(dòng)屬于典型的非線性振動(dòng)，具有自激、限幅的特點(diǎn)，同時(shí)又受振型、風(fēng)場(chǎng)以及主梁斷面周邊流場(chǎng)等因素影響，其振動(dòng)機(jī)理十分復(fù)雜[4].

橋梁主梁結(jié)構(gòu)渦激振動(dòng)具有三維特性，即主梁渦激力沿展向并不完全同步.國(guó)內(nèi)外學(xué)者分別針對(duì)典型斷面和橋梁主梁斷面開展了氣動(dòng)力展向相關(guān)性研究.Vickery分別進(jìn)行了均勻流和紊流中靜止方柱升力和阻力展向相關(guān)性研究，結(jié)果表明均勻流場(chǎng)和紊流場(chǎng)條件下靜止方柱的升力展向相關(guān)長(zhǎng)度分別為5.6D和3.3D（D為方柱截面邊長(zhǎng)）[5].Wilkinson針對(duì)方柱振動(dòng)響應(yīng)對(duì)柱體表面脈動(dòng)壓力展向相關(guān)性影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明柱體表面壓力展向相關(guān)性與結(jié)構(gòu)振動(dòng)幅值有關(guān)[6].Ehsan等針對(duì)寬高比為4的H形斷面氣動(dòng)力展向相關(guān)性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明主梁氣動(dòng)力展向相關(guān)性還與結(jié)構(gòu)振動(dòng)自由度有關(guān)[7].Haan等對(duì)寬高比為6.67的矩形柱體進(jìn)行氣動(dòng)力展向相關(guān)性試驗(yàn)研究，得到該矩形柱體的升力及扭矩的展向相關(guān)性與紊流度的關(guān)系[8].Nagao等對(duì)不同形狀平板表面壓力進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試，并對(duì)其氣動(dòng)力相關(guān)性進(jìn)行研究，結(jié)果表明分離再附區(qū)附近壓力對(duì)氣動(dòng)力展向相關(guān)性起著至關(guān)重要的作用[9].Matsumoto等分別在均勻流場(chǎng)、紊流場(chǎng)以及正弦脈動(dòng)風(fēng)條件下針對(duì)矩形斷面和帶風(fēng)嘴矩形斷面表面壓力展向相關(guān)性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，研究發(fā)現(xiàn)斷面分離點(diǎn)之前脈動(dòng)壓力對(duì)斷面抖振力具有重要影響[10].Ricciardelli針對(duì)寬高比為5的矩形斷面主梁研究了不同振動(dòng)形態(tài)對(duì)氣動(dòng)力展向相關(guān)性影響，結(jié)果表明結(jié)構(gòu)振動(dòng)形態(tài)對(duì)氣動(dòng)力展向相關(guān)性有較大影響[11].劉志文等針對(duì)寬高比為5的矩形斷面柱體渦激力展向相關(guān)性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明渦振鎖定區(qū)內(nèi)渦激力展向相關(guān)系數(shù)大于鎖定區(qū)外渦激力展向相關(guān)系數(shù)[12].劉小兵等對(duì)寬高比為5∶1的靜止矩形斷面進(jìn)行節(jié)段模型測(cè)壓風(fēng)洞試驗(yàn)，研究了氣動(dòng)力展向相關(guān)性隨展向間距與來(lái)流風(fēng)攻角的變化規(guī)律[13].鮮榮等考慮振型影響采用拉條模型試驗(yàn)研究了鈍體箱型斷面渦振激力展向相關(guān)性[14].Li Hui等對(duì)西侯門大橋渦激振動(dòng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，發(fā)現(xiàn)沿橋軸線風(fēng)壓相關(guān)性很大，且沿展向并未出現(xiàn)明顯衰減[4].張冠華等針對(duì)閉口流線型箱梁斷面風(fēng)荷載空間相關(guān)性進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn)研究，研究表明升力、扭矩展向相關(guān)性遠(yuǎn)大于風(fēng)速及阻力相關(guān)性[15].

綜上所述，盡管已有許多學(xué)者針對(duì)不同幾何形狀斷面進(jìn)行了氣動(dòng)力展向相關(guān)性研究，并取得了一定的成果，但對(duì)于閉口流線型主梁斷面渦激力展向相關(guān)性研究相對(duì)較少.本文針對(duì)閉口流線型箱梁在均勻流場(chǎng)條件下進(jìn)行了不同風(fēng)攻角下振動(dòng)狀態(tài)和靜止?fàn)顟B(tài)風(fēng)洞試驗(yàn)，對(duì)其渦激振動(dòng)響應(yīng)、渦激力展向相關(guān)性及主梁表面壓力等進(jìn)行研究.

1 試驗(yàn)簡(jiǎn)介

1.1 工程概況

江順大橋位于廣東省江門至順德之間，跨越西江，主橋?yàn)殡p塔五跨閉口流線型鋼箱梁斜拉橋，橋跨布置60+176+700+176+60=1 172 m，橋?qū)挒?9.0 m，梁高為3.5 m.中跨采用閉口流線型鋼箱梁結(jié)構(gòu)，邊跨采用閉口流線型混凝土箱梁，成橋主梁梁底設(shè)置檢修車軌道和導(dǎo)流板.橋塔塔高為186 m，塔柱截面采用箱形截面.全橋總體布置見圖1，主梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面見圖2.

1.2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

綜合考慮，確定主梁節(jié)段模型幾何縮尺比為1/80，模型長(zhǎng)度為L(zhǎng)=2.00 m，寬度為B=0.488 m，高度為D=0.044 m，模型長(zhǎng)寬比約為L(zhǎng)/B=4.1.為了保證模型周圍流場(chǎng)為二維狀態(tài)，在模型兩端設(shè)置尺寸較大的端板，具體尺寸為600 mm（長(zhǎng)）×170 mm（寬）.為了進(jìn)行模型氣動(dòng)力測(cè)試，在主梁節(jié)段模型展向不同位置布置了5排測(cè)壓孔，每排測(cè)壓截面共布置48個(gè)測(cè)壓點(diǎn)，總計(jì)240個(gè)測(cè)壓點(diǎn)，在風(fēng)嘴、欄桿、檢修道等流場(chǎng)變化大區(qū)域測(cè)壓孔布置加密，模型測(cè)點(diǎn)布置如圖3所示.在每排測(cè)壓斷面附近布置一個(gè)64通道的壓力掃描模塊，將壓力掃描閥置于模型內(nèi)部，粘于模型底板之上，測(cè)壓管和模型表面測(cè)壓孔相連，測(cè)壓管與壓力掃描閥模塊連接長(zhǎng)度約為40 cm，以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性.壓力掃描閥采樣頻率為331 Hz，采樣時(shí)間為20 s.主梁節(jié)段模型試驗(yàn)參數(shù)見表1.

根據(jù)主梁節(jié)段模型幾何縮尺比和頻率等確定主梁節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)風(fēng)速比為λV=1∶4.94，試驗(yàn)風(fēng)速為0～10 m/s，非渦振鎖定區(qū)試驗(yàn)風(fēng)速步長(zhǎng)為ΔV1=0.30 m/s，渦振鎖定區(qū)試驗(yàn)風(fēng)速步長(zhǎng)為ΔV2=0.10 m/s，試驗(yàn)雷諾數(shù)為Re=0～30×104（以模型梁高為參考）.主梁節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)在湖南大學(xué)風(fēng)工程試驗(yàn)中心HD-2邊界層風(fēng)洞中進(jìn)行，該試驗(yàn)段截面尺寸長(zhǎng)17 m，寬3 m，高2.5 m，試驗(yàn)風(fēng)速范圍為0～58 m/s，均勻流場(chǎng)紊流度小于0.5%.試驗(yàn)風(fēng)速采用澳大利亞TFI公司眼鏡蛇風(fēng)速儀測(cè)試，模型振動(dòng)響應(yīng)采用激光位移計(jì)進(jìn)行測(cè)試.由江順大橋主梁節(jié)段模型抗風(fēng)性能試驗(yàn)結(jié)果可知[16]，該橋主梁在-3°，-5°風(fēng)攻角下均未觀測(cè)到渦振現(xiàn)象，故本試驗(yàn)僅針對(duì)風(fēng)攻角為0°，+3°和+5°進(jìn)行主梁節(jié)段模型渦激力展向相關(guān)性試驗(yàn)研究，試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D4所示.具體試驗(yàn)工況見表2.

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 主梁渦振響應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果

圖5所示為主梁節(jié)段模型渦激振動(dòng)響應(yīng)隨折算風(fēng)速變化曲線.由圖5可知，0°風(fēng)攻角下在試驗(yàn)風(fēng)速范圍內(nèi)主梁斷面未發(fā)生明顯的豎向渦激共振現(xiàn)象，僅發(fā)生了扭轉(zhuǎn)渦激共振，鎖定區(qū)折算風(fēng)速為Vr=U/ftB=15.0～20.0，對(duì)應(yīng)的最大扭轉(zhuǎn)響應(yīng)根方差為0.35°.+3°風(fēng)攻角下在試驗(yàn)風(fēng)速范圍內(nèi)，主梁斷面出現(xiàn)了兩個(gè)豎向渦振鎖定區(qū)，鎖定區(qū)折算風(fēng)速分別為Vr=V/fbB=9.0～14.0，20.0～29.0，對(duì)應(yīng)最大無(wú)量綱振幅分別為y/D=0.055和0.080；在試驗(yàn)風(fēng)速范圍內(nèi)出現(xiàn)了兩個(gè)扭轉(zhuǎn)渦振鎖定區(qū)，對(duì)應(yīng)鎖定區(qū)折算風(fēng)速分別為Vr=U/ftB=8.0～10.0，13.5～18.5，相應(yīng)最大扭轉(zhuǎn)位移響應(yīng)根方差分別為0.1°和0.7°.+5°風(fēng)攻角下在試驗(yàn)風(fēng)速范圍內(nèi)主梁斷面豎向、扭轉(zhuǎn)渦振鎖定區(qū)與+3°攻角下相應(yīng)渦振鎖定區(qū)相近，豎彎及扭轉(zhuǎn)第一鎖定區(qū)振幅與+3°攻角下相應(yīng)渦振最大振幅接近，豎彎第二鎖定區(qū)最大無(wú)量綱振幅為y/D=0.135，比+3°風(fēng)攻角下渦振最大振幅偏大約68%；扭轉(zhuǎn)第二鎖定區(qū)最大扭轉(zhuǎn)位移根方差與+3°攻角下第二鎖定區(qū)最大扭轉(zhuǎn)位移根方差接近.

2.2 渦激力展向相關(guān)性系數(shù)定義

相關(guān)系數(shù)是反映變量之間相互關(guān)系程度的系數(shù)，其取值范圍為[-1，1].X與Y變量之間的相關(guān)系數(shù)RXY可由式（1）表達(dá)：

式中：X，Y變量換為不同斷面間的氣動(dòng)參數(shù)變量.根據(jù)已有研究成果可知，均勻流場(chǎng)中靜止主梁氣動(dòng)力展向相關(guān)性系數(shù)可表示為式（2）形式，即

式中：ci為與氣動(dòng)力系數(shù)Ci相對(duì)應(yīng)的指數(shù)衰減系數(shù).靜止主梁氣動(dòng)力系數(shù)Ci的展向相關(guān)性大小也可以用相關(guān)長(zhǎng)度Li來(lái)表示，即

對(duì)于振動(dòng)主梁斷面，其氣動(dòng)力是由外部激勵(lì)力和與振動(dòng)相關(guān)的自激力組成.為了考慮氣動(dòng)力中與主梁運(yùn)動(dòng)相關(guān)的自激力影響，Ricciardelli提出了如式（4）公式[11]：

式中：di為該指數(shù)衰減函數(shù)的水平漸近線，即為氣動(dòng)參數(shù)中完全相關(guān)的部分；ci，di可通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘擬合得到.

2.3 振動(dòng)狀態(tài)渦激力展向相關(guān)性

2.3.1 豎向振動(dòng)

表3，表4分別給出了渦振時(shí)氣動(dòng)力展向相關(guān)性分析在豎向渦振區(qū)間所選的代表性風(fēng)速.圖6（a），（b）所示分別為+3°，+5°風(fēng)攻角下不同風(fēng)速對(duì)應(yīng)的升力系數(shù)展向相關(guān)系數(shù)隨展向間距變化曲線.值得注意的是，圖6（b）中部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)（y/D=0.129 9）與擬合曲線之間有較大的差別，可能與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集有關(guān)；在進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合時(shí)將離散較大的數(shù)據(jù)剔除后對(duì)應(yīng)的擬合決定系數(shù)為0.988.從圖6中可以看出，閉口流線型主梁斷面渦激力展向相關(guān)系數(shù)隨展向間距增加而衰減；鎖定區(qū)起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)升力系數(shù)展向相關(guān)系數(shù)隨展向間距衰減較快，且趨于0；第一鎖定區(qū)上升段對(duì)應(yīng)渦激力展向相關(guān)系數(shù)略大于第一鎖定區(qū)最大振幅對(duì)應(yīng)渦激力展向相關(guān)系數(shù)，明顯大于下降段渦激力展向相關(guān)系數(shù).第二鎖定區(qū)上升段對(duì)應(yīng)渦激力展向相關(guān)系數(shù)最大，且明顯大于第二鎖定區(qū)上升段對(duì)應(yīng)渦激力展向相關(guān)系數(shù)；第二鎖定區(qū)最大振幅對(duì)應(yīng)渦激力展向相關(guān)系數(shù)與第一鎖定區(qū)最大振幅對(duì)應(yīng)渦激力展向相關(guān)系數(shù)接近.+3°，+5°風(fēng)攻角下主梁斷面渦激力展向相關(guān)系數(shù)隨鎖定區(qū)不同振幅變化趨勢(shì)一致，+5°風(fēng)攻角下第2鎖定區(qū)上升段對(duì)應(yīng)渦激力展向相關(guān)系數(shù)比+3°風(fēng)攻角下第2鎖定區(qū)上升段對(duì)應(yīng)渦激力展向相關(guān)系數(shù)略大.

表5，表6分別給出了+3°，+5°風(fēng)攻角下主梁斷面渦振鎖定區(qū)不同風(fēng)速對(duì)應(yīng)的渦激力展向相關(guān)系數(shù)參數(shù)擬合值.表中參數(shù)ci為與氣動(dòng)力系數(shù)Ci所相對(duì)應(yīng)的指數(shù)衰減系數(shù)；di為該指數(shù)衰減函數(shù)水平漸近線，即為氣動(dòng)參數(shù)中完全相關(guān)部分，反映渦激力中自激力部分；展向相關(guān)長(zhǎng)度1/ci反映了渦激力中強(qiáng)迫力部分.

由表5，表6可知，起振點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)di，1/ci值最小，故相對(duì)于其它曲線展向相關(guān)性較??；上升點(diǎn)di，1/ci值較大，受自激力和強(qiáng)迫力影響最大，故其展向相關(guān)性最大.第二鎖定區(qū)間無(wú)論是上升點(diǎn)還是最高點(diǎn)，di值均大于第一鎖定區(qū)間，但1/ci值小于第一鎖定區(qū)間，表明第二鎖定區(qū)間受渦激力主要成份為自激力，而強(qiáng)迫力成份則相對(duì)較小，故其展向相關(guān)性收斂速度更快且最終展向相關(guān)性收斂結(jié)果偏大.+5°風(fēng)攻角下豎彎渦振鎖定區(qū)內(nèi)渦激力展向相關(guān)系數(shù)相應(yīng)擬合參數(shù)變化規(guī)律與+3°接近，由于+5°風(fēng)攻角下第二鎖定區(qū)振幅較大，故對(duì)應(yīng)di值比+3°風(fēng)攻角對(duì)應(yīng)di值大，即+5°風(fēng)攻角下第二鎖定區(qū)渦激力中自激力占主導(dǎo)，即隨著風(fēng)攻角增大渦振鎖定區(qū)上升段、振幅最大值對(duì)應(yīng)自激力部分對(duì)渦激力展向相關(guān)性的影響增大.

2.3.2 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)

圖7所示為0°，+3°及+5°風(fēng)攻角下扭轉(zhuǎn)渦振鎖定區(qū)第二鎖定區(qū)上升段、振幅最大值對(duì)應(yīng)的扭轉(zhuǎn)力矩展向相關(guān)系數(shù)隨展向間距的變化曲線.

從圖7中可以看出，扭轉(zhuǎn)力矩展向相關(guān)系數(shù)隨展向間距增大整體呈減小趨勢(shì)，與豎向渦激力展向相關(guān)系數(shù)相比變化較為緩慢；流線型箱梁斷面渦振鎖定區(qū)升力矩展向相關(guān)系數(shù)大于豎向渦振鎖定區(qū)豎向渦激力展向相關(guān)系數(shù).

2.4 靜止?fàn)顟B(tài)升力展向相關(guān)性

為了進(jìn)一步研究鎖定區(qū)風(fēng)速、振幅等對(duì)升力展向相關(guān)性的影響，首先針對(duì)+5°風(fēng)攻角下靜止?fàn)顟B(tài)主梁斷面升力系數(shù)展向相關(guān)性進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)風(fēng)速選取如表4所示；然后分別針對(duì)-5°，-3°，0°，+3°及+5°風(fēng)攻角在5 m/s和10 m/s兩個(gè)風(fēng)速下進(jìn)行靜止?fàn)顟B(tài)主梁斷面升力系數(shù)展向相關(guān)性試驗(yàn).考慮到靜止?fàn)顟B(tài)主梁斷面升力系數(shù)主要由來(lái)流風(fēng)速引起的強(qiáng)迫力決定，故采用式（2）對(duì)主梁斷面升力系數(shù)展向相關(guān)系數(shù)實(shí)測(cè)值進(jìn)行擬合.圖8（a）所示為+5°風(fēng)攻角下靜止?fàn)顟B(tài)主梁斷面升力系數(shù)展向相關(guān)系數(shù)隨展向間距變化曲線.圖8（b）所示為不同風(fēng)攻角不同風(fēng)速下靜止?fàn)顟B(tài)主梁斷面升力系數(shù)展向相關(guān)系數(shù)隨展向間距變化曲線.

由圖8（a）可知，+5°風(fēng)攻角下靜止?fàn)顟B(tài)主梁斷面在各風(fēng)速下升力系數(shù)展向相關(guān)系數(shù)隨展向間距的增加而呈指數(shù)衰減，并趨于0；不同風(fēng)速對(duì)應(yīng)主梁斷面升力系數(shù)展向相關(guān)系數(shù)隨展向間距變化曲線較為接近.由圖8（b）可知，不同風(fēng)攻角下靜止?fàn)顟B(tài)主梁斷面在各風(fēng)速下升力系數(shù)隨展向間距增加呈指數(shù)衰減，并趨于0；相對(duì)而言攻角絕對(duì)值較大時(shí)對(duì)應(yīng)升力系數(shù)展向相關(guān)系數(shù)也越大，其主要原因是流線型斷面攻角絕對(duì)值較大時(shí)對(duì)應(yīng)的流動(dòng)分離強(qiáng)烈，導(dǎo)致升力展向相關(guān)性增強(qiáng).需要說明的是，+3°風(fēng)攻角在5 m/s風(fēng)速時(shí)升力系數(shù)展向相關(guān)性明顯偏大，其主要原因是該試驗(yàn)風(fēng)速恰好位于鎖定區(qū)間上升段，由于試驗(yàn)時(shí)模型固定不緊而導(dǎo)致的.

2.5 流線型主梁斷面壓力分布

從表面壓力分布角度對(duì)閉口流線型主梁斷面渦激力展向相關(guān)性進(jìn)行分析.圖9所示為+5°風(fēng)攻角第二鎖定區(qū)最大振幅對(duì)應(yīng)風(fēng)速（5.83 m/s）作用下，振動(dòng)狀態(tài)和靜止?fàn)顟B(tài)主梁斷面不同測(cè)試斷面壓力均值及脈動(dòng)根方差分布圖，圖中僅標(biāo)出了測(cè)試斷面3對(duì)應(yīng)壓力數(shù)值.由圖9可知，主梁斷面不同測(cè)壓斷面壓力系數(shù)均值與均方差分布總體較為接近；振動(dòng)狀態(tài)與靜止?fàn)顟B(tài)主梁表面壓力系數(shù)均值接近，且在檢修車軌道下游側(cè)梁底均出現(xiàn)了明顯的局部負(fù)壓區(qū)；振動(dòng)狀態(tài)主梁斷面壓力系數(shù)根方差明顯大于靜止?fàn)顟B(tài)主梁斷面壓力系數(shù)根方差.

圖10所示為+5°風(fēng)攻角下流線型主梁斷面表面26#，33#測(cè)點(diǎn)壓力系數(shù)展向相關(guān)系數(shù)隨展向間距變化曲線.

由圖10可知，振動(dòng)狀態(tài)測(cè)點(diǎn)壓力系數(shù)展向相關(guān)系數(shù)大于靜止?fàn)顟B(tài)測(cè)點(diǎn)壓力系數(shù)展向相關(guān)系數(shù)；振動(dòng)狀態(tài)測(cè)點(diǎn)壓力展向相關(guān)系數(shù)與振幅相關(guān)，振幅越大則展向相關(guān)系數(shù)越大；靜止?fàn)顟B(tài)測(cè)點(diǎn)壓力系數(shù)展向相關(guān)系數(shù)總體比振動(dòng)狀態(tài)小，隨展向間距增大而趨近于0.振動(dòng)狀態(tài)26#測(cè)點(diǎn)（位于下游斜腹板靠近風(fēng)嘴處）壓力系數(shù)展向相關(guān)系數(shù)大于33#測(cè)點(diǎn)（位于底板靠近斜腹板處）壓力系數(shù)展向相關(guān)系數(shù).

3 結(jié) 論

在均勻流場(chǎng)條件下進(jìn)行了不同振動(dòng)狀態(tài)、不同風(fēng)攻角流線型主梁斷面渦激力展向相關(guān)性試驗(yàn)研究，得到如下主要結(jié)論：

1）振動(dòng)狀態(tài)主梁斷面渦激力展向相關(guān)系數(shù)與振幅、鎖定區(qū)風(fēng)速等相關(guān)，鎖定區(qū)上升段對(duì)應(yīng)渦激力展向相關(guān)系數(shù)大于鎖定區(qū)最大振幅對(duì)應(yīng)渦激力展向相關(guān)系數(shù)；扭轉(zhuǎn)渦振鎖定區(qū)升力矩展向相關(guān)系數(shù)大于豎向渦振鎖定區(qū)豎向渦激力展向相關(guān)系數(shù).

2）靜止?fàn)顟B(tài)不同風(fēng)攻角不同風(fēng)速下主梁斷面升力系數(shù)隨展向間距增加呈指數(shù)衰減，并趨于0，攻角絕對(duì)值較大時(shí)對(duì)應(yīng)升力系數(shù)展向相關(guān)系數(shù)也越大.

3）振動(dòng)狀態(tài)主梁斷面測(cè)點(diǎn)壓力系數(shù)展向相關(guān)系數(shù)與振幅相關(guān)，振幅越大則相關(guān)系數(shù)越大.

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