劉慶寬，邵 奇，鄭云飛，李聰輝，馬文勇，劉小兵

雷諾數(shù)對(duì)圓柱氣動(dòng)力和流場(chǎng)影響的試驗(yàn)研究

劉慶寬1，2，＊，邵 奇3，鄭云飛3，李聰輝3，馬文勇1，2，劉小兵1，2

（1.石家莊鐵道大學(xué)大型結(jié)構(gòu)健康診斷與控制研究所，石家莊 050043；2.河北省大型結(jié)構(gòu)健康診斷與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，石家莊 050043；3.石家莊鐵道大學(xué)土木工程學(xué)院，石家莊 050043）

通過剛性模型測(cè)壓風(fēng)洞試驗(yàn)，研究了圓柱的氣動(dòng)阻力、氣動(dòng)升力系數(shù)和風(fēng)壓系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化規(guī)律，從流場(chǎng)分布的角度分析了氣動(dòng)力變化的原因，并研究了雷諾數(shù)影響下的流場(chǎng)在圓柱軸向的相關(guān)性。結(jié)果表明：在亞臨界雷諾數(shù)區(qū)域，在時(shí)間平均上流場(chǎng)沿模型兩側(cè)呈對(duì)稱分布，雷諾數(shù)對(duì)平均阻力系數(shù)和流場(chǎng)影響較小，平均升力系數(shù)基本為零。在臨界雷諾數(shù)區(qū)域，隨著特定區(qū)域大負(fù)壓區(qū)的出現(xiàn)，流場(chǎng)不再對(duì)稱，出現(xiàn)不容忽視的平均升力和脈動(dòng)升力。在超臨界雷諾數(shù)區(qū)域，隨著對(duì)稱側(cè)大負(fù)壓區(qū)的出現(xiàn)，流場(chǎng)恢復(fù)對(duì)稱狀態(tài)，平均升力基本消失。雷諾數(shù)對(duì)流場(chǎng)的軸向相關(guān)性有顯著的影響。在雷諾數(shù)較低時(shí)（亞臨界區(qū)域），卡門渦在軸向上的尺度相對(duì)較大，而隨著雷諾數(shù)的提高，該尺度逐漸減小，各斷面流場(chǎng)的相關(guān)性降低。

圓柱體；氣動(dòng)力；流場(chǎng)分布；雷諾數(shù)；軸向相關(guān)性

0 引 言

隨著斜拉橋設(shè)計(jì)和施工工藝的發(fā)展，其跨徑逐漸增大，斜拉索上的風(fēng)荷載占全橋風(fēng)荷載的比例也隨之增大。以蘇通長(zhǎng)江大橋?yàn)槔跈M向風(fēng)的作用下，斜拉索上的風(fēng)荷載對(duì)主梁位移和內(nèi)力的貢獻(xiàn)占整個(gè)風(fēng)荷載的60%～70%［1］。因此，準(zhǔn)確掌握斜拉索上的風(fēng)荷載，對(duì)于斜拉橋的設(shè)計(jì)具有重要意義。同時(shí)，由于斜拉索長(zhǎng)細(xì)比大，柔度大，阻尼小，容易發(fā)生風(fēng)致振動(dòng)，尤其是風(fēng)雨振因其振幅大、危害嚴(yán)重等，廣受設(shè)計(jì)和研究人員的重視。

作為斜拉橋主要受力構(gòu)件的斜拉索為典型的圓形斷面，作為基本的結(jié)構(gòu)斷面形狀，針對(duì)其氣動(dòng)特性研究者進(jìn)行了較為廣泛研究。V·Karmen、Taylor、Wieselsbeger、Fage、Warsap等人先后進(jìn)行了試驗(yàn)研究，Roshko發(fā)現(xiàn)在超臨界區(qū)邊界層內(nèi)出現(xiàn)分離氣泡并伴隨湍流再附［2］；Bearman發(fā)現(xiàn)在亞臨界與超臨界區(qū)之間存在單側(cè)分離氣泡，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)升力［3］。

上述研究表明，圓形斷面的氣動(dòng)力與雷諾數(shù)、來流湍流度及結(jié)構(gòu)表面的粗糙度密切相關(guān)。因?yàn)榇罂鐝叫崩瓨蚨嘟ㄔ诮５貐^(qū)，經(jīng)常受到臺(tái)風(fēng)的侵?jǐn)_，基本風(fēng)速較大，同時(shí)由于通航的要求，其主梁和斜拉索等構(gòu)件離水面較高，加上江面開闊（地表粗糙度低），這些因素使得其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速較高，斜拉索的雷諾數(shù)數(shù)值也較大，從低風(fēng)速到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速，對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)經(jīng)?？缭絹喤R界、臨界和超臨界雷諾數(shù)。如蘇通長(zhǎng)江大橋A1索的索梁端和索塔端靜陣風(fēng)風(fēng)速對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)分別為4.56×105和5.20×105［4－5］。處在不同雷諾數(shù)區(qū)的氣動(dòng)力和流場(chǎng)都有明顯的不同。

因此無論是斜拉索氣動(dòng)力計(jì)算，還是風(fēng)致振動(dòng)的機(jī)理研究，雷諾數(shù)效應(yīng)引起的特殊的氣動(dòng)力及流場(chǎng)的變化、流場(chǎng)沿結(jié)構(gòu)軸向相關(guān)性的變化等問題是需要考慮的重要因素［6－10］，有必要進(jìn)行專門的研究。

本研究將斜拉索簡(jiǎn)化為二維圓柱結(jié)構(gòu)，通過風(fēng)洞試驗(yàn)研究了氣動(dòng)力和流場(chǎng)隨雷諾數(shù)的變化，并研究了不同雷諾數(shù)下流場(chǎng)沿模型軸向分布相關(guān)性的問題，為氣動(dòng)力計(jì)算和機(jī)理分析提供依據(jù)和參考。

1 風(fēng)洞試驗(yàn)介紹

試驗(yàn)在石家莊鐵道大學(xué)風(fēng)工程研究中心的STU－1風(fēng)洞內(nèi)進(jìn)行。該風(fēng)洞為串聯(lián)雙試驗(yàn)段回／直流邊界層風(fēng)洞，其低速試驗(yàn)段轉(zhuǎn)盤中心處寬4.4m，高3.0m，長(zhǎng)24.0m，最大風(fēng)速大于30.0m／s；高速試驗(yàn)段寬2.2m，高2.0m，長(zhǎng)5.0m，最大風(fēng)速大于80.0m／s［11］。風(fēng)洞結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 風(fēng)洞結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Sketch of wind tunnel

本研究共進(jìn)行了2種試驗(yàn)，第1種試驗(yàn)在低速試驗(yàn)段中進(jìn)行，通過表面測(cè)壓研究雷諾數(shù)對(duì)斜拉索氣動(dòng)力和流場(chǎng)的影響，風(fēng)場(chǎng)為均勻低湍流度風(fēng)場(chǎng)（湍流度I≤0.4%），模型安裝及測(cè)點(diǎn)布置如圖2所示，模型兩端與風(fēng)洞頂部和底部固定連接，為了保證二維流動(dòng)，在模型兩端各安裝Φ900mm的端板。在模型圓周方向布置了一圈180個(gè)測(cè)壓孔，其中編號(hào)A001的測(cè)壓孔正對(duì)來流方向，試驗(yàn)工況如表1所示。

第2種試驗(yàn)在高速試驗(yàn)段中進(jìn)行，研究軸向流場(chǎng)的相關(guān)性問題，風(fēng)場(chǎng)為均勻低湍流度風(fēng)場(chǎng)（湍流度I≤0.2%），模型安裝及測(cè)點(diǎn)布置示意圖如圖3所示。

圖2 低速試驗(yàn)段模型安裝及測(cè)點(diǎn)布置圖Fig.2 Sketch of installation and pressure tap arrangement of test model in low speed test section

表1 低速試驗(yàn)段模型試驗(yàn)工況Table 1 Test cases in low speed test section

圖3 高速試驗(yàn)段模型安裝及測(cè)點(diǎn)布置圖Fig.3 Sketch of installation and pressure tap arrangement of test model in high speed test section

該工況共布置了A、B、C、D、E共5圈測(cè)點(diǎn)，共有8種軸向間距，將測(cè)點(diǎn)軸向間距與模型直徑d（d＝120mm）的比值定義為無量綱軸向間距s，選取7個(gè)無量綱軸向間距s（s＝1、2、3、4、5、6、7）進(jìn)行相關(guān)性研究。同樣每圈共布置60個(gè)測(cè)壓孔，其中編號(hào)A01的測(cè)壓孔正對(duì)來流方向，試驗(yàn)工況如表2所示。

表2 高速試驗(yàn)段模型試驗(yàn)工況Table 2 Test cases in high speed test section

壓力測(cè)試采用PSI電子掃描閥進(jìn)行，壓力信號(hào)采用文獻(xiàn)［12］的方法進(jìn)行了修正。以減小模型的阻塞度和獲得較大雷諾數(shù)為原則，選取了低速試驗(yàn)段和高速試驗(yàn)段的模型直徑，兩者的阻塞度分別為6.8%和6.0%，通過Two－step Maskell的方法［13－14］對(duì)氣動(dòng)力進(jìn)行了相應(yīng)的阻塞度修正。

氣動(dòng)力的計(jì)算采用風(fēng)軸坐標(biāo)系，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4所示，積分方法如公式（1）和（2）所示。

圖4 模型氣動(dòng)力計(jì)算圖Fig.4 Aerodynamic force calculation diagram of test model

式中：CD為平均阻力系數(shù)；CL為平均升力系數(shù)；pi為第i個(gè)測(cè)壓點(diǎn)的動(dòng)壓；Li為第i個(gè)測(cè)壓點(diǎn)的弧長(zhǎng)；θi為第i個(gè)測(cè)壓點(diǎn)與束流方向的夾角；Cpi為第i個(gè)測(cè)壓點(diǎn)的平均風(fēng)壓系數(shù)。

值得說明的是，因?yàn)槭峭ㄟ^測(cè)壓孔測(cè)試模型表面法向壓力，并通過積分得到的阻力和升力，空氣與模型表面的摩擦力無法計(jì)入其內(nèi)，所以理論上測(cè)試結(jié)果應(yīng)比實(shí)際值略小。

2 雷諾數(shù)對(duì)氣動(dòng)力的影響

模型的氣動(dòng)阻力系數(shù)和氣動(dòng)升力系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化情況如圖5所示。

圖5 氣動(dòng)力系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化曲線Fig.5 Curve of aerodynamic force coefficient with Re

從圖5中可以看出，在Re＜3.42×105的范圍內(nèi)，平均阻力系數(shù)緩慢減小，平均升力系數(shù)基本為0，是亞臨界雷諾數(shù)區(qū)域，根據(jù)前人研究結(jié)果，此區(qū)域結(jié)構(gòu)表面的邊界層在分離之前仍處于層流狀態(tài)。在3.42×105≤Re≤3.73×105的范圍內(nèi)，平均阻力系數(shù)快速下降，同時(shí)出現(xiàn)較大的平均升力，并隨雷諾數(shù)的增大，阻力系數(shù)的變化趨于平緩，平均升力基本消失，是臨界雷諾數(shù)區(qū)域；在進(jìn)行風(fēng)壓分析中發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)兩側(cè)的風(fēng)壓不對(duì)稱，說明出現(xiàn)了單側(cè)分離氣泡；在Re＞3.72×105的范圍內(nèi)，阻力系數(shù)和升力系數(shù)基本不再隨雷諾數(shù)的增大而變化，是超臨界雷諾數(shù)區(qū)域。

目前對(duì)于圓柱形斜拉索的氣動(dòng)力計(jì)算，相關(guān)規(guī)范［15］只考慮了阻力，沒有考慮升力。該氣動(dòng)升力對(duì)整體風(fēng)荷載的貢獻(xiàn)，是值得考慮的問題。而目前斜拉索氣動(dòng)力的研究，針對(duì)阻力和脈動(dòng)升力的較多，對(duì)臨界雷諾數(shù)區(qū)域的平均升力沒有引起足夠的重視［16－18］。

3 雷諾數(shù)對(duì)風(fēng)壓分布的影響

由上述內(nèi)容可知?dú)鈩?dòng)力系數(shù)隨著雷諾數(shù)的改變而發(fā)生較大變化。這是因?yàn)槔字Z數(shù)的改變導(dǎo)致圓柱周圍的流場(chǎng)發(fā)生了變化，為了分析模型周圍的流場(chǎng)，分別取亞臨界、臨界和超臨界雷諾數(shù)范圍內(nèi)的3個(gè)雷諾數(shù)數(shù)值，對(duì)其表面風(fēng)壓進(jìn)行了分析。

圖6為Re＝2.05×105（亞臨界）時(shí)模型表面平均風(fēng)壓和脈動(dòng)風(fēng)壓的分布情況，本文結(jié)果與文獻(xiàn)［19］的試驗(yàn)值總體趨勢(shì)一致，在60°～300°范圍內(nèi)大于文獻(xiàn)［19］的試驗(yàn)值，本研究中模型的雷諾數(shù)、模型表面的光滑度等因素與文獻(xiàn)［19］之間存在的差異可能是導(dǎo)致差別的原因。由圖可知，0°～180°的分布同180°～360°的分布基本對(duì)稱，說明模型兩側(cè)的流場(chǎng)在時(shí)間平均上呈對(duì)稱狀態(tài)，平均升力為0。

圖6 亞臨界雷諾數(shù)區(qū)域模型風(fēng)壓系數(shù)周向分布（Re＝2.05×105）Fig.6 Wind pressure coefficient distribution around test model in subcritical regime（Re＝2.05×105）

圖7 和8分別是瞬時(shí)表面壓力系數(shù)和駐點(diǎn)在一個(gè)卡門渦脫落周期內(nèi)的變化情況。隨著卡門渦的交替脫落，駐點(diǎn)、分離點(diǎn)等在模型表面交替擺動(dòng)。駐點(diǎn)擺動(dòng)的周期對(duì)應(yīng)卡門渦的脫落周期、脈動(dòng)升力的周期和2倍脈動(dòng)阻力的周期。其中圖8描述的是在亞臨界雷諾數(shù)區(qū)域一個(gè)周期T內(nèi)，模型駐點(diǎn)位置隨時(shí)間的擺動(dòng)。擺動(dòng)的角度是指駐點(diǎn)附近最大風(fēng)壓系數(shù)值對(duì)應(yīng)位置與擺動(dòng)范圍的中心點(diǎn)所夾的角度。從圖中可以看出擺動(dòng)的角度隨時(shí)間大致呈正弦曲線有規(guī)律地變化。

圖7 亞臨界雷諾數(shù)區(qū)域模型瞬時(shí)風(fēng)壓周向分布向量圖（Re＝2.05×105）Fig.7 Instantaneous wind pressure distribution vector diagram around test model in subcritical regime（Re＝2.05×105）

圖8 亞臨界雷諾數(shù)區(qū)域模型駐點(diǎn)位置擺動(dòng)圖（Re＝2.05×105）Fig.8 Stagnation point position of test model in subcritical regime（Re＝2.05×105）

圖9 為Re＝3.55×105（臨界）時(shí)模型表面平均風(fēng)壓和脈動(dòng)風(fēng)壓的分布情況。由圖9可知，此時(shí)模型兩側(cè)的流場(chǎng)已經(jīng)不再對(duì)稱，一側(cè)的負(fù)壓絕對(duì)值明顯大于另一側(cè)，同時(shí)該側(cè)的脈動(dòng)風(fēng)壓也明顯變大。

圖10是瞬時(shí)表面壓力系數(shù)的變化情況。此時(shí)的流場(chǎng)隨時(shí)間基本不再變化，在特定區(qū)域有不隨時(shí)間變化的較大負(fù)壓出現(xiàn)。該不對(duì)稱的負(fù)壓，是平均升力產(chǎn)生的原因。

圖11和12為Re＝3.79×105（超臨界）時(shí)模型表面平均風(fēng)壓和脈動(dòng)風(fēng)壓的分布、瞬時(shí)表面風(fēng)壓系數(shù)的變化情況。由圖可知，此時(shí)模型另一側(cè)也出現(xiàn)大絕對(duì)值的負(fù)壓，同原來出現(xiàn)的負(fù)壓接近；同時(shí)2個(gè)大負(fù)壓區(qū)的脈動(dòng)風(fēng)壓也接近一致。隨著流場(chǎng)恢復(fù)到對(duì)稱狀態(tài)，平均升力基本消失。

需要說明的是，本研究只針對(duì)光滑表面模型進(jìn)行了研究。針對(duì)斜拉索，為了防止風(fēng)雨振采用氣動(dòng)措施（表面纏繞螺旋線、設(shè)置凹坑等）后的情況有待進(jìn)一步研究。

圖9 臨界雷諾數(shù)區(qū)域模型風(fēng)壓系數(shù)周向分布（Re＝3.55×105）Fig.9 Wind pressure coefficient distribution around test model in critical regime（Re＝3.55×105）

圖10 臨界雷諾數(shù)區(qū)域模型瞬時(shí)風(fēng)壓周向分布向量圖（Re＝3.55×105）Fig.10 Instantaneous wind pressure distribution vector diagram around test model in critical regime（Re＝3.55×105）

圖11 超臨界區(qū)域模型風(fēng)壓系數(shù)周向分布（Re＝3.79×105）Fig.11 Wind pressure coefficient distribution around test model in supercritical regime（Re＝3.79×105）

圖12 超臨界雷諾數(shù)區(qū)域模型瞬時(shí)風(fēng)壓周向分布向量圖（Re＝3.79×105）Fig.12 Instantaneous wind pressure distribution vector diagram around test model in supercritical regime（Re＝3.79×105）

4 雷諾數(shù)影響下流場(chǎng)軸向的相關(guān)性

為了研究雷諾數(shù)影響下的流場(chǎng)沿模型軸向的相關(guān)性，定義了各圈測(cè)點(diǎn)之間的無量綱軸向間距s（1≤s≤7，s＝L／d，其中L指2排測(cè)點(diǎn)間的距離，d指模型的直徑），以脈動(dòng)升力系數(shù)為指標(biāo)，來考察流場(chǎng)沿軸向的相關(guān)性。評(píng)價(jià)相關(guān)性的程度有2個(gè)無量綱參數(shù)，相關(guān)系數(shù)和相干函數(shù)，一個(gè)是時(shí)域上的分析，一個(gè)是頻域上的分析，對(duì)于本研究的相關(guān)性分析，采用的是相關(guān)系數(shù)，如式（3）所示：

式中：rxy為2個(gè)各態(tài)歷經(jīng)平穩(wěn)過程中的脈動(dòng)信號(hào)x和y的互相關(guān)系數(shù)；N為采樣的樣本數(shù)；n為樣本中第n個(gè)樣本；Rxx（0）為脈動(dòng)信號(hào)x初始時(shí)的自相關(guān)系數(shù)；Ryy（0）為脈動(dòng)信號(hào)y初始時(shí)的自相關(guān)系數(shù)。

為了定性和定量地說明相關(guān)性問題，通常按表3給出的相關(guān)系數(shù)與相關(guān)程度對(duì)照表來進(jìn)行說明。

表3 相關(guān)系數(shù)與相關(guān)程度對(duì)照表Table 3 Table of correlation coefficient and degree

通過改變雷諾數(shù)（1.0×105≤Re≤3.2×105）和無量綱軸向間距s（1≤s≤7），得到脈動(dòng)升力系數(shù)的相關(guān)系數(shù)，如圖13所示。

圖13 相關(guān)系數(shù)同雷諾數(shù)和無量綱軸向間距的關(guān)系Fig.13 Relation between correlation coefficient，Re，and dimensionless axial spaceing

從圖中可以看出，隨著雷諾數(shù)的增大、無量綱間距的增大，相關(guān)性相應(yīng)降低。對(duì)于區(qū)域1≤s＜3和1.0×105≤Re＜1.6×105，模型升力系數(shù)相關(guān)性較強(qiáng)，為顯著相關(guān)或高度相關(guān)，而對(duì)于其它區(qū)域相關(guān)系數(shù)很小，基本為微相關(guān)。

由此可推知，在雷諾數(shù)較低時(shí)（亞臨界區(qū)域），結(jié)構(gòu)表面為層流分離，卡門渦在軸向上的尺度相對(duì)較大；隨著雷諾數(shù)的提高（臨界區(qū)域），結(jié)構(gòu)表面的邊界層出現(xiàn)層流和湍流之間相互轉(zhuǎn)換。這個(gè)過程對(duì)結(jié)構(gòu)表面粗糙度較為敏感，導(dǎo)致不同位置處的分離出現(xiàn)差異，使其在軸向的分布不均勻，從而導(dǎo)致軸向相關(guān)系數(shù)逐漸減小。

由于測(cè)試設(shè)備的量程所限，該相關(guān)性研究的測(cè)試只做到了雷諾數(shù)為3.2×105，高雷諾數(shù)下的相關(guān)性問題有待進(jìn)一步研究。

5 結(jié) 論

本文通過風(fēng)洞試驗(yàn)，研究了雷諾數(shù)對(duì)圓柱氣動(dòng)力和流場(chǎng)特性的影響，并考慮了流場(chǎng)在軸向上的相關(guān)性問題，得到如下結(jié)論：

（1）在亞臨界雷諾數(shù)區(qū)域，在時(shí)間平均上流場(chǎng)沿模型兩側(cè)呈對(duì)稱分布，雷諾數(shù)對(duì)平均阻力系數(shù)和流場(chǎng)影響不大，平均升力系數(shù)基本為0。在臨界雷諾數(shù)區(qū)域，隨著特定區(qū)域大負(fù)壓區(qū)的出現(xiàn)，流場(chǎng)不再對(duì)稱，平均升力出現(xiàn)，并出現(xiàn)較大的脈動(dòng)升力。在超臨界雷諾數(shù)區(qū)域，隨著對(duì)稱側(cè)大負(fù)壓區(qū)的出現(xiàn)，流場(chǎng)恢復(fù)對(duì)稱狀態(tài)，平均升力消失。

（2）雷諾數(shù)對(duì)流場(chǎng)的軸向相關(guān)性有顯著的影響。在雷諾數(shù)較低時(shí)（亞臨界區(qū)域），卡門渦在軸向上的尺度相對(duì)較大，而隨著雷諾數(shù)的提高，該尺度逐漸減小，各斷面流場(chǎng)的相關(guān)性降低。

（3）對(duì)于具有圓形結(jié)構(gòu)的斜拉索，由于其氣動(dòng)力與風(fēng)速的平方和氣動(dòng)力系數(shù)成正比，在臨界區(qū)，隨著風(fēng)速的增大阻力系數(shù)減小，同時(shí)出現(xiàn)較大的升力，因此整個(gè)風(fēng)速范圍內(nèi)的最大氣動(dòng)力不一定在最大風(fēng)速處取得，準(zhǔn)確的氣動(dòng)力需要根據(jù)研究結(jié)果具體計(jì)算。

（4）本文只是針對(duì)光滑表面的圓柱進(jìn)行了分析，對(duì)于采用氣動(dòng)減振措施（如纏繞螺旋線、設(shè)置凹坑等）的斜拉索的氣動(dòng)力和流場(chǎng)特性隨雷諾數(shù)的變化有必要進(jìn)一步研究。同時(shí)流場(chǎng)的軸向相關(guān)性在高雷諾數(shù)下的狀態(tài)也有必要進(jìn)行深入研究。

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Experimental study on Reynolds number effect on aerodynamic pressure and forces of cylinder

Liu Qingkuan1，2，＊，Shao Qi3，Zheng Yunfei3，Li Conghui3，Ma Wenyong1，2，Liu Xiaobing1，2
（1.Structural Health Monitoring and Control Institute，Shijiazhuang Tiedao University，Shijiazhuang 050043，China；2.Hebei Province Key Lab of Structural Health Monitoring and Control，Shijiazhuang 050043，China；3.School of Civil Engineering，Shijiazhuang Tiedao University，Shijiazhuang 050043，China）

By wind tunnel tests，Reynolds number effect on drag force coefficient，lift force coefficient and wind pressure coefficient of cylinder were measured，the mechanism of the aerodynamic force variation from the point of view of the flow field distribution was analyzed，and the correlation of the flow field in the cylinder axis direction under the Reynolds number effect was studied.Results show that in the subcritical Reynolds number regime，the time averaged flow field around the cylinder model is symmetric，the Reynolds number has little influence on the averaged drag force coefficient and flow field，and the averaged lift force is around zero.In the critical Reynolds number regime，with the appearance of large amplitude negative pressure in certain areas，flow field becomes asymmetric，and the averaged lift force as well as fluctuation lift force appears.In the supercritical Reynolds number regime，with the appearance of large amplitude negative pressure on the two sides，flow field becomes to symmetric again，and the averaged lift force disappears.Reynolds number has obvious effect on the flow field correlation along the cylinder axis.In the subcritical Reynolds number regime，the scale of the Karman vortex in the cylinder axis direction is relatively large，while the scale becomes small with the increase of Reynolds number.

cylinder；aerodynamic force；flow field distribution；Reynolds number；correlation in axis direction

U441＋.3

：A

Liu Q K，Shao Q，Zheng Y F，et al.Experimental study on Reynolds number effect on aerodynamic pressure and forces of cylinder.Journal of Experiments in Fluid Mechanics，2016，30（4）：7－13.劉慶寬，邵奇，鄭云飛，等.雷諾數(shù)對(duì)圓柱氣動(dòng)力和流場(chǎng)影響的試驗(yàn)研究.實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)，2016，30（4）：7－13.

（編輯：楊 娟）

1672－9897（2016）04－0007－07

10.11729／syltlx20150112

2015－08－28；

2016－04－28

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51378323，51108280，51308359）；河北省杰出青年科學(xué)基金（E2014210138）

＊通信作者E－mail：lqk＠stdu.edu.cn

劉慶寬（1971－），男，河北保定人，博士，教授，博士生導(dǎo)師。研究方向：橋梁與結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載、風(fēng)致振動(dòng)與控制。通信地址：石家莊鐵道大學(xué)風(fēng)工程研究中心（050043）。E－mail：lqk＠stdu.edu.cn