类阿基米德原理下方形墩柱绕流阻力与尾涡区之间的关系试验研究
SCIENTIA SINICA Technologica（2018）
Abstract
墩柱所受绕流阻力一直以来是流体力学所关注的焦点问题,具有重要的意义.方形作为墩柱结构的一种重要截面形式,在实际工程中得到广泛应用.本文类比阿基米德原理对方形墩柱所受绕流阻力进行分析,旨在探究方形墩柱绕流阻力形成机理及其与尾涡区之间的关系.试验基于压力传感器和粒子图像测速技术(PIV)分别对方形墩柱所受压强与周围水流结构进行测量,并对不同雷诺数下(2500≤Re≤20000)方形墩柱附近水流特性、绕流阻力与尾涡区之间的关系进行详细分析.根据实测数据,对墩后尾涡区时均相对体积、无量纲时均绕流阻力和无量纲化新型绕流阻力公式时均关系系数随Re的变化进行公式拟合,相关性均较好,并发现三者分别与Re之间存在较好的二次函数关系;对绕流阻力随尾涡区体积变化分别进行线性和二次函数拟合,发现吻合度均较好,在现实较大水流条件下,推荐采用线性拟合公式.
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Key words
tail vortex zone,flow resistance,square pier
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