高層建筑風(fēng)荷載主動流動控制實驗研究.pdf

1、由于高強輕質(zhì)新材料的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代高層建筑的高度越來越高，但阻尼和剛度卻不斷減小，其對風(fēng)的作用也更加敏感。恰當(dāng)?shù)木植苛鲃涌刂拼胧┍蛔C明可以顯著增強高層建筑的抗風(fēng)性能。本文基于風(fēng)洞試驗研究了典型高層建筑模型的氣動力與尾流特性，在此基礎(chǔ)之上，嘗試運用局部的定常吸氣、吹氣方式對其風(fēng)荷載進行主動控制。主要成果如下:
　　(1)在均勻來流條件下，系統(tǒng)的研究了正方形截面簡化高層建筑模型的尾流與氣動力特性，獲得了時均阻力、脈動升力、表面風(fēng)壓特性

2、、渦脫頻率等參數(shù)，為主動控制效果的評價提供了參照。研究發(fā)現(xiàn)，在自由端后下掃流的作用下，高層建筑模型的尾流呈現(xiàn)出強烈的三維性。其氣動力交替出現(xiàn)兩種典型狀態(tài)，一種狀態(tài)下升力脈動較大，周期性明顯，氣動阻力出現(xiàn)較大值;另一種狀態(tài)中升力脈動周期性不明顯，對應(yīng)的氣動阻力較小。
　　(2)系統(tǒng)的研究了四類控制方法，即頂端吸氣、兩側(cè)吸氣、背面吹氣以及背面吸氣對模型尾流與氣動力的控制效果。研究發(fā)現(xiàn)，前三種方法均可有效控制高層建筑模型所受風(fēng)荷載，典型

3、工況下，模型的平均阻力系數(shù)分別減小5.4％、30.6％、5.4％，升力脈動系數(shù)分別減小37.8％、22.4％、68.4％，最后一種方法則起到了相反的效果。
　　(3)通過控制工況下模型尾流結(jié)構(gòu)的測量，揭示了各控制方法的作用機理。研究發(fā)現(xiàn):對比無控制工況，頂端吸氣控制顯著減小了尾渦強度與尺寸;兩側(cè)吸氣控制抑制了側(cè)風(fēng)面的氣流分離并促進了氣流的再附，從而減小了柱體尾流寬度;背面吹氣控制則削弱了尾流中分離剪切層之間的相互作用，進而導(dǎo)致尾流