水平和豎向間距對雙矩形斷面渦振性能的影響

周志勇，馬凱,2，胡傳新,3，袁萬城

(1.同濟(jì)大學(xué) 土木工程防災(zāi)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200092;2.上海城建職業(yè)學(xué)院 建筑經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,上海 200438;3.武漢科技大學(xué) 城市建設(shè)學(xué)院，湖北 武漢 430065)

氣流繞經(jīng)斷面會發(fā)生附面層分離，分離剪切層卷起形成交替脫落的漩渦，從而引起氣動(dòng)力周期性變化及結(jié)構(gòu)振動(dòng)，這種空氣動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象稱為渦振。渦振作為一種限幅振動(dòng)，不會像顫振和馳振一樣使得結(jié)構(gòu)產(chǎn)生毀滅性的破壞，但低風(fēng)速下發(fā)生的渦振足以影響舒適度且導(dǎo)致構(gòu)件的疲勞破壞。因此研究渦振的機(jī)理并采取有效措施消除或抑制渦振具有重要的理論和工程應(yīng)用價(jià)值。渦振研究的手段包括節(jié)段模型測振風(fēng)洞試驗(yàn)，可直接獲得斷面的渦振響應(yīng)及風(fēng)速鎖定區(qū)間；CFD數(shù)值模擬從流場的角度分析斷面發(fā)生渦振的機(jī)理；節(jié)段模型測壓或同步測壓、測振風(fēng)洞試驗(yàn)得到時(shí)域和頻域的統(tǒng)計(jì)特性，分析斷面渦振過程中的氣動(dòng)力演變特性[1-3]。作為大跨度橋梁渦振進(jìn)展和展望的綜述，許福友等[3]從研究方法、渦振影響因素、橋梁構(gòu)件渦振及制振措施等方面進(jìn)行了闡述，可為本文雙矩形斷面的渦振分析提供理論指導(dǎo)。雙幅斷面之間存在顯著的氣動(dòng)干擾，對斷面的風(fēng)致振動(dòng)性能產(chǎn)生影響。多位學(xué)者采用試驗(yàn)和數(shù)值模擬對串列或并列圓柱的流場分布、振動(dòng)特性、空氣動(dòng)力學(xué)性能以及氣動(dòng)干擾機(jī)理開展研究[4-9]。對于雙幅矩形斷面間氣動(dòng)干擾的研究相對較少。文獻(xiàn)[10-11]對均勻流場串列布置且高寬比均為5∶1的雙幅矩形斷面的氣動(dòng)力系數(shù)、渦振性能以及顫振穩(wěn)定性等進(jìn)行了一系列風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究，分析了斷面間水平凈間距和阻尼比的影響。這些研究可為分析雙幅橋及大跨度橋梁中常見的雙主梁橋的氣動(dòng)干擾提供參考。

實(shí)際結(jié)構(gòu)(如雙幅橋)的2幅斷面在很多情況下不可避免地存在高差。本文研究寬高比為5∶1的雙矩形斷面的渦振性能時(shí)同時(shí)考慮了水平和豎向間距的影響。并采用測振和動(dòng)態(tài)測壓風(fēng)洞試驗(yàn)從渦振響應(yīng)及渦振最大振幅對應(yīng)風(fēng)速下的平均和脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)分布2個(gè)方面進(jìn)行研究。

1 風(fēng)洞試驗(yàn)概況

雙矩形斷面測振和動(dòng)態(tài)測壓風(fēng)洞試驗(yàn)在同濟(jì)大學(xué)TJ-2邊界層風(fēng)洞中進(jìn)行，所有試驗(yàn)均在均勻流場中完成，試驗(yàn)風(fēng)攻角為0°。試驗(yàn)時(shí)二維剛體模型通過8根彈簧懸掛在內(nèi)置支架上，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)豎向和扭轉(zhuǎn)2個(gè)自由度的振動(dòng)。上、下游斷面之間的水平和豎直間距可以調(diào)節(jié)，風(fēng)洞試驗(yàn)的布置如圖1所示。試驗(yàn)中涉及的主要參數(shù)在圖2中給出說明。上、下游斷面采用相同的節(jié)段模型，模型長為1 700 mm,斷面寬度B為300 mm，高H為60 mm，D、V為水平和豎向間距。模型內(nèi)部框架由2根鋁方管作為縱梁，2縱梁之間平均布置4道橫梁，橫梁和縱梁之間焊接，由此提供模型主要?jiǎng)偠?。鋁方管長度為40 mm，寬度為25 mm，厚度為3 mm。模型外衣采用厚度為3 mm的三夾板拼接而成。結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和阻尼參數(shù)會對渦激振動(dòng)的振幅和鎖定區(qū)間的大小產(chǎn)生影響。設(shè)計(jì)單幅矩形斷面的質(zhì)量為7.02 kg，質(zhì)量慣矩為0.095 8 kg·m2。模型的豎彎和扭轉(zhuǎn)基頻分別為3.997、8.221 Hz，對應(yīng)的阻尼比分別為3.18‰和3.81‰。

圖1 節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)Fig.1 Sketch of sectional model wind tunnel tests

圖2 風(fēng)洞試驗(yàn)中雙矩形斷面Fig.2 Arrangement of twin rectangular cylinders in tests

模型表面壓力采樣采用美國Scanivalve公司生產(chǎn)的DSM3000電子式壓力掃描閥系統(tǒng)。壓力采樣頻率為300 Hz，采樣時(shí)間為40 s，采樣點(diǎn)數(shù)為12 000。沿上、下游模型的中間斷面布置了54個(gè)測壓孔，且2幅斷面的布置情況完全相同，測點(diǎn)布置如圖3所示。

圖3 矩形斷面的橫截面及測點(diǎn)分布Fig.3 Cross section and the pressure tap distribution of the rectangular cylinder

2 水平間距的影響

為了研究水平間距對雙矩形斷面渦振性能的影響，對水平間距比D/B為0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.5、2.0、3.0、4.0、7.0共12組工況下進(jìn)行了測振試驗(yàn)，得到了上、下游斷面的渦振響應(yīng)隨風(fēng)速變化的曲線。選定水平間距比為0.1、0.2、0.4、0.6、1.0、1.5、2.0、4.0共8組工況在與豎彎渦振最大振幅對應(yīng)的風(fēng)速下進(jìn)行了動(dòng)態(tài)風(fēng)壓測量，得到上、下游斷面上的平均和脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)分布。限于文章篇幅，本文僅分析了水平和豎向間距對雙矩形斷面渦振的影響，未涉及單幅斷面的渦振試驗(yàn)。

2.1 豎彎和扭轉(zhuǎn)渦振響應(yīng)

圖4 上、下斷面在渦振最大振幅對應(yīng)風(fēng)速下的豎向和扭轉(zhuǎn)渦振時(shí)程Fig.4 Heaving and torsional VIV time histories of cylinders under wind velocities corresponding to maximum vibration amplitudes

圖5 不同水平間距下的豎彎渦振響應(yīng)隨風(fēng)速變化曲線Fig.5 Heaving responses of cylinders with different horizontal distances

從不同水平間距下2幅斷面的豎彎渦振響應(yīng)可以看出，除D/B=2.0，4.0，7.0起振風(fēng)速較小外，其他間距下均相同。渦振鎖定區(qū)間長度為D/B=0.4最小，D/B=0.1最大，而D/B=0.2和D/B=0.6渦振區(qū)間長度大于其他間距下的結(jié)果。比較上游斷面的渦振振幅最大值可以看出D/B≤1.0的各間距下，除D/B=0.4和D/B=0.6外，均為豎彎渦振振幅隨著水平間距增大而減小；D/B≥1.2的各間距下的最大振幅較為接近。下游斷面的變化規(guī)律與上游斷面明顯不同，D/B≤1.0的各水平間距下，除D/B=0.4較小外其他間距下的豎彎渦振振幅偏差僅為10%左右。D/B≥1.2的各水平間距下，豎彎渦振最大振幅隨水平間距增大而減小，當(dāng)水平間距比D/B由1.2增至7.0時(shí)，無量綱渦振峰值響應(yīng)由10.1降至3.7。比較上、下游斷面的豎彎渦振最大振幅可以看出，D/B=0.1和D/B=7.0時(shí)上游斷面大于下游斷面；其他間距下均為上游斷面小于下游斷面。下游斷面的渦振性能更為不利。

圖6為不同水平間距下上、下游斷面的扭轉(zhuǎn)渦振響應(yīng)隨風(fēng)速的變化曲線。由于D/B=0.1，0.2，0.4時(shí)，上游和下游斷面未出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)渦振，在圖中未繪出。圖中橫坐標(biāo)為約化風(fēng)速U/ftB，ft為模型的扭轉(zhuǎn)頻率。

圖6 不同水平間距下扭轉(zhuǎn)渦振響應(yīng)隨風(fēng)速變化曲線Fig.6 Torsional responses of cylinders with different horizontal distances

從圖6中可以看出當(dāng)水平間距比D/B=1.2時(shí)上、下游斷面均出現(xiàn)了2個(gè)扭轉(zhuǎn)渦振區(qū)間；而D/B=1.5時(shí)僅在下游斷面中出現(xiàn)了2個(gè)扭轉(zhuǎn)渦振區(qū)間，其他間距下上、下游斷面中均只出現(xiàn)了1個(gè)扭轉(zhuǎn)渦振區(qū)間。相同水平間距下,上、下游斷面的扭轉(zhuǎn)渦振風(fēng)速鎖定區(qū)間完全相同。D/B=1.2的第2扭轉(zhuǎn)渦振風(fēng)速區(qū)間與D/B=0.6、0.8的渦振區(qū)間相同，而D/B=1.0有所變大。這4個(gè)水平間距下最大渦振振幅對應(yīng)的風(fēng)速基本相同。對于上游斷面而言，D/B≤1.2的各間距下，最大扭轉(zhuǎn)渦振振幅總體上隨間距增大而減小。D/B=1.2的情況下在無量綱風(fēng)速為1.30～1.70也出現(xiàn)了扭轉(zhuǎn)渦振，約化風(fēng)速為1.46時(shí)渦振振幅達(dá)到最大值0.349 6°，為第2扭轉(zhuǎn)渦振最大振幅的2.4倍。D/B=1.5和D/B=2.0的最大渦振振幅與D/B≤1.0各間距下接近，但渦振鎖定區(qū)間向低風(fēng)速方向移動(dòng)。D/B=3.0的扭轉(zhuǎn)渦振振幅很小，基本可以忽略。D/B=4.0和7.0的風(fēng)速鎖定區(qū)間基本包含了D/B=1.2的2個(gè)渦振區(qū)間，且渦振振幅明顯增大。

下游斷面在水平間距比為D/B=0.6，0.8，1.0的風(fēng)速鎖定區(qū)間及最大振幅對應(yīng)的風(fēng)速與D/B=1.2的第2扭轉(zhuǎn)渦振區(qū)間的結(jié)果較為接近，但渦振響應(yīng)相差較大。D/B=0.8的最大渦振振幅與D/B=1.2接近且為最大值，其值約為0.63°，D/B=1.0的最大渦振振幅(0.39°)最小，相比D/B=1.2降低了39%，而D/B=0.6的最大振幅為0.45°。D/B=1.5的2個(gè)渦振鎖定區(qū)間與D/B=1.2相比區(qū)間長度變小且向低風(fēng)速方向移動(dòng)，第1扭轉(zhuǎn)渦振最大振幅與D/B=1.2接近，而第2扭轉(zhuǎn)渦振最大振幅僅為D/B=1.2的一半不到。D/B=2.0和D/B=3.0情況下的最大渦振振幅相差不大，但D/B=2.0的鎖定區(qū)間長度遠(yuǎn)小于D/B=3.0。D/B=4.0的扭轉(zhuǎn)渦振鎖定區(qū)間基本包含了D/B=1.2的2個(gè)渦振區(qū)間，渦振振幅也較大，而D/B=7.0的渦振最大振幅僅為D/B=4.0的1/4左右，鎖定區(qū)間長度也相對較小。

由此可知水平間距對雙幅矩形斷面渦振響應(yīng)的影響顯著且較為復(fù)雜。當(dāng)水平間距比D/B達(dá)到一定數(shù)值(D/B=1.2)時(shí)，上、下斷面的扭轉(zhuǎn)渦振性能均相對較為不利，即使水平間距比的較小變化(D/B=1.0和D/B=1.2)可導(dǎo)致雙矩形斷面渦振性能的顯著差異。水平間距達(dá)到7倍的斷面寬度時(shí)兩幅斷面之間仍存在氣動(dòng)干擾效應(yīng)，此時(shí)上、下游斷面的渦振響應(yīng)仍存在明顯差異。

2.2 平均和脈動(dòng)風(fēng)壓分布

在測壓風(fēng)洞試驗(yàn)中，根據(jù)所測得的各測壓點(diǎn)處風(fēng)壓值和同時(shí)測得的試驗(yàn)參考點(diǎn)為：

(1)

式中：Pi為模型上測點(diǎn)i處的風(fēng)壓值；P0和p∞分別為在試驗(yàn)參考點(diǎn)處測得的總壓和靜壓。

由斷面壓力平均風(fēng)壓系數(shù)分布狀況可判斷氣流在斷面上的分離和再附情況，而渦激振動(dòng)中動(dòng)荷載由脈動(dòng)壓力提供，脈動(dòng)壓力系數(shù)反映了壓力脈動(dòng)的強(qiáng)弱[1]。圖7、8分別為平均和脈動(dòng)風(fēng)壓分別沿上、下游斷面的分布情況。平均和脈動(dòng)風(fēng)壓分布均是模型處于彈性懸掛狀態(tài)下測得的。由于風(fēng)洞試驗(yàn)均在0°攻角下進(jìn)行，迎風(fēng)側(cè)和背風(fēng)側(cè)的風(fēng)壓對斷面豎彎渦振無貢獻(xiàn)，且對扭轉(zhuǎn)渦振的貢獻(xiàn)也很小，以水平間距D/B=1.0且無豎向間距為例，在扭轉(zhuǎn)渦振最大振幅對應(yīng)風(fēng)速下，上游斷面迎風(fēng)側(cè)和背風(fēng)側(cè)的升力矩系數(shù)脈動(dòng)值占斷面總脈動(dòng)升力矩系數(shù)的比例分別為0.6%和2.8%，對于下游斷面其值分別為2.4%和0.4%。因此在風(fēng)壓分析時(shí)僅給出了斷面上、下表面的平均和脈動(dòng)風(fēng)壓分布。

圖7 不同水平間距下，上游斷面的風(fēng)壓系數(shù)分布Fig.7 Distribution of wind pressure coefficients of upstream cylinder with different horizontal distances

從圖7中可以看出，上游斷面上表面的平均風(fēng)壓系數(shù)在x/B在0～0.46變化較為平緩，而在x/B>0.46范圍內(nèi)平均風(fēng)壓絕對值急劇減小。下表面在x/B范圍在0～0.3較為平緩；0.3～0.7平均風(fēng)壓絕對值顯著減小；0.7～1.0又變得比較平緩。上表面的脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)在x/B=0.46處取得最小值，在x/B=0.8處達(dá)到最大值，而脈動(dòng)壓力的峰值位置對應(yīng)于剪切層的時(shí)均再附點(diǎn)[12]。下表面的脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)近似關(guān)于x/B=0.5呈對稱分布。結(jié)合CFD流場分析的結(jié)果表明[13]，上游斷面上、下表面迎風(fēng)側(cè)區(qū)域存在較大尺度分離泡，這與平均風(fēng)壓分布負(fù)壓較大的區(qū)域相對應(yīng)。在下風(fēng)側(cè)區(qū)域剪切層的分離和再附導(dǎo)致二次渦的交替生成和消失，平均風(fēng)壓絕對值也在該區(qū)域迅速減小。除個(gè)別間距(x/B=0.1和 0.4)外，整體上，上游斷面豎彎渦振振幅的排列順序與脈動(dòng)風(fēng)壓峰值的大小順序相同。水平間距比x/B=0.4的平均風(fēng)壓沿?cái)嗝孀兓顬轱@著且脈動(dòng)風(fēng)壓最大。測振試驗(yàn)結(jié)果也表明該間距下渦振響應(yīng)和鎖定區(qū)間與其他間距下的差異最為顯著。

從圖8中可以看出下游斷面上、下表面的平均風(fēng)壓分布相似，平均風(fēng)壓系數(shù)絕對值隨水平間距增加而增大。下游斷面上、下表面的主要負(fù)壓區(qū)集中在x/B≤0.5的區(qū)域。與上游斷面不同的是該區(qū)域平均風(fēng)壓系數(shù)絕對值沿?cái)嗝娣较蛑饾u減小，表明下游斷面上、下表面沒有形成分離泡，結(jié)合流場分析表明上、下表面前緣附面層分離形成漩渦且漩渦在遷移的過程中尺度逐漸減小。下游斷面上表面的脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)在小水平間距下其值較小。水平間距較小時(shí)(D/B=0.1，0.2，0.4，0.6)，脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)沿?cái)嗝娣较蜃兓^為平緩。其他間距下脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)變化顯著且形狀相似，均在x/B=0.2附近達(dá)到極大值。在x/B≤0.5的區(qū)域水平間距越小，脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)也較小。而在x/B>0.5的區(qū)域剛好相反，小水平間距下的脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)較大。下表面的脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)除D/B=1.5和D/B=4.0時(shí)峰值位置向下風(fēng)向偏移外，其他間距下的分布較為類似，且脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)均在x/B=0.1附近取得最大值。下游斷面上、下表面的脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)在D/B=1.0、1.5和2.0時(shí)最大，而D/B=0.1時(shí)最小。

圖8 不同水平間距下，下游斷面的風(fēng)壓系數(shù)分布Fig.8 Distribution of wind pressure coefficients of downstream cylinder with different horizontal distances

3 豎向間距的影響

為了研究豎向間距對雙矩形斷面渦振氣動(dòng)干擾效應(yīng)的影響。選定水平間距比為D/B=1.2，分析不同豎向間距下雙矩形斷面的渦振性能。規(guī)定上游斷面高于下游斷面時(shí)豎向間距取值為正，而下游斷面高于上游斷面時(shí)，其值為負(fù)。

3.1 豎彎和扭轉(zhuǎn)渦振響應(yīng)

在測振風(fēng)洞試驗(yàn)中，分別對V/H為-0.5、-1.0、-1.5、-2.0、0.2、0.5、0.8、1.0、1.5、2.0 共10組豎向間距下進(jìn)行了渦振響應(yīng)測量，并將無量綱豎彎渦振響應(yīng)隨約化風(fēng)速的變化曲線繪制在圖9中。為了方便比較，無豎向間距(V/H=0)的結(jié)果也繪制在圖中，并按照V/H>0和V/H≤0分成了2組。

圖9 不同豎向間距下的豎彎渦振響應(yīng)隨風(fēng)速變化曲線Fig.9 Heaving responses of cylinders with different vertical distances

不同豎向間距下上游斷面豎彎渦振鎖定區(qū)間以及最大振幅對應(yīng)風(fēng)速基本相同，但最大振幅有所不同。無豎向間距時(shí)，豎彎渦振無量綱最大振幅為4.80，V/H>0的各間距下其值為5.1左右，相比增加了6%；而當(dāng)V/H<0情況下，最大振幅約為5.7，相比無豎向間距增加了19%左右。不同豎向間距下下游斷面豎彎渦振鎖定區(qū)間也基本相同。V/H>0或V/H<0的情況下，渦振最大振幅均隨豎向間距增大而減小，V/H為0和-0.5時(shí)振幅最大，分別為10.1和10.7，而豎向間距V/H=-2時(shí)僅為6.4。

圖10為上述工況下上、下游斷面的扭轉(zhuǎn)渦振響應(yīng)隨約化風(fēng)速的變化曲線。

圖10 不同豎向間距下的扭轉(zhuǎn)渦振響應(yīng)隨風(fēng)速變化曲線Fig.10 Torsional responses of cylinders with different vertical distances

豎向間距V/H為±2.0時(shí)，上、下游斷面中均僅出現(xiàn)1個(gè)扭轉(zhuǎn)渦振區(qū)間，但這2個(gè)間距下渦振鎖定區(qū)間長度相比其他豎向間距下有所增加。對于上游斷面而言，第1渦振區(qū)間的渦振振幅為無豎向間距(V/H=0)時(shí)較小，而V/H>0或V/H<0的各豎向間距下振幅基本相同。第2渦振區(qū)間的最大振幅為V/H=±1.5最小，V/H<0的情況下振幅隨豎向間距增加而減小。V/H>0(V/H=0.2、0.5、0.8、1.0)的4個(gè)豎向間距下，V/H=0.5時(shí)振幅最大0.19°，而V/H=0.2的振幅最小0.12°。無豎向間距下的渦振振幅0.145°大于V/H<0的結(jié)果。此外，可以發(fā)現(xiàn)上游斷面第1渦振區(qū)間的最大振幅均遠(yuǎn)大于第2渦振區(qū)間。

對于下游斷面而言，第1渦振區(qū)的渦振在V/H>0和V/H<0(V/H=-1.0除外)的豎向間距下，均為間距越小渦振振幅越大。無豎向間距的結(jié)果0.33°僅大于V/H=2.0時(shí)的數(shù)值0.28°，而小于其他豎向間距下的渦振振幅。第2渦振區(qū)間的渦振響應(yīng)在V/H<0的情況下仍為間距越小，渦振振幅越大。V/H>0時(shí)，渦振振幅為V/H=0.5時(shí)最大，V/H=0.2，0.8，1.0的3種豎向間距下較為接近。無豎向間距時(shí)最大渦振振幅0.64°略小于V/H=0.5時(shí)的結(jié)果0.71°，而大于其他豎向間距下的渦振振幅。下游斷面第1渦振區(qū)間的渦振響應(yīng)與第2渦振區(qū)間相比較可以看出V/H=-0.5和V/H=0.8時(shí)兩者較為接近。豎向間距比V/H=0，0.5，1.0的情況下前者小于后者。V/H=0時(shí)第1渦振區(qū)間的最大振幅0.33°近似為第2渦振區(qū)間振幅0.64°的一半。V/H=0.5時(shí)第1鎖定區(qū)間的振幅為0.56°，而第2渦振區(qū)間則達(dá)到0.71°。其他間距下(V/H=0.2，1.5，-1，-1.5)均為第1渦振區(qū)間的響應(yīng)大于第2渦振區(qū)間。

因此，由以上分析可以看出豎向間距的影響較為復(fù)雜，但總體上當(dāng)雙矩形斷面間的豎向間距較大時(shí)，渦振性能較為有利。

3.2 脈動(dòng)風(fēng)壓分布

選定7組豎向間距(V/H=-2.0，-1.5，-1.0，0，0.5，1.0，1.5，2.0)對雙矩形斷面在豎彎渦振最大振幅對應(yīng)風(fēng)速下進(jìn)行了壓力測量。由于不同豎向間距下雙矩形斷面的平均風(fēng)壓分布差別很小，均與無間距V/H=0的風(fēng)壓分布類似。因此平均風(fēng)壓系數(shù)分布未給出。圖11、12為脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)沿上、下游斷面分布。

圖11 不同豎向間距下，上游斷面的脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)分布Fig.11 Distribution of fluctuating pressure coefficients of upstream cylinder with different vertical distances

圖12 不同豎向間距下，下游斷面的脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)分布Fig.12 Distribution of fluctuating pressure coefficients of downstream cylinder with different vertical distances

比較不同豎向間距下的脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)分布可以看出除下游斷面上表面的差別較大外，上游斷面的上、下表面及下游斷面下表面的脈動(dòng)風(fēng)壓分布在不同間距下均較為類似。上游斷面上、下表面的脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)在V/H=-1.5和-2.0時(shí)較大，這與負(fù)豎向間距下豎彎渦振振幅大于正豎向間距的現(xiàn)象一致。下游斷面上表面的脈動(dòng)風(fēng)壓可按照V/H≥0和V/H<0分為2組，V/H≥0時(shí)脈動(dòng)風(fēng)壓分布類似，而V/H<0時(shí)較為接近。在x/B≤0.5，V/H<0的脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)小于V/H>0的結(jié)果；而x/B>0.5，大小關(guān)系剛好相反。下游斷面下表面的脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)除豎向間距V/H=1.5和V/H=2.0在x/B為0.2～0.3附近取得最大值外，其他間距下最大值均出現(xiàn)在x/B=0.1附近。負(fù)間距下的脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)大于正豎向間距，無間距結(jié)果介于兩者之間。正負(fù)豎向間距下，脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)均隨間距增加而減小。此外，還可以看出V/H=0和0.5時(shí)下游斷面上、下表面的脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)均較大，而測振試驗(yàn)也表明這兩個(gè)間距下下游斷面的豎彎渦振振幅明顯較大。

4 結(jié)論

1)雙矩形斷面間存在顯著的氣動(dòng)干擾效應(yīng)。水平凈間距為7倍的斷面寬度，豎向間距為2倍的斷面高度時(shí)氣動(dòng)干擾仍不可忽略?？傮w上下游斷面的渦振性能相比上游斷面更為不利。

2)水平間距越小，上游斷面豎彎渦振振幅越大。而下游斷面D/B≤1時(shí)，振幅接近，D/B≥1.2時(shí)，振幅隨水平間距增大而減小。D/B=1.2時(shí)上、下游斷面出現(xiàn)了2個(gè)扭轉(zhuǎn)渦振區(qū)，且渦振振幅明顯較大。一般而言,上游斷面在小水平間距下脈動(dòng)風(fēng)壓的峰值較大，而下游斷面的脈動(dòng)風(fēng)壓峰值在D/B為1.0、1.5及2.0時(shí)較大。

3)豎向間距較大時(shí)渦振性能較為有利。不同間距下平均風(fēng)壓分布類似。脈動(dòng)風(fēng)壓分布的差別主要集中在下游斷面上表面，且總體表現(xiàn)為上游斷面的脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)隨間距增大而增大。而下游斷面下表面脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)剛好相反，間距越大其值越小。