均匀流中悬臂圆柱体气动力雷诺数效应摘要：通过风洞试验对均匀来流中长径比为5的悬臂圆柱体气动力进行了研究.试验中圆柱直径为200mm，来流风速为5～45m/s，对应的雷诺数为0.68×105～6.12×105，涵盖了亚临界、临界与超临界区间.研究表明，尽管悬臂圆柱处于均匀流中，但其气动力特性在不同高度上仍存在显著的差异，悬臂圆柱气动力也存在着明显的雷诺数效应.其从亚临界进入临界区所对应的临界雷诺数略大于二维圆柱.悬臂圆柱阻力系数在临界雷诺数范围内的减小幅度明显小于二维圆柱.在亚临界区内，悬臂圆柱阻力系数小于二维圆柱的对应值，而在超临界区则大于后者.尽管处于均匀流中，悬臂圆柱不同高度所对应的临界雷诺数并不相同，越接近自由端越早出现从亚临界向临界区的转变.关键词：钝体绕流;悬臂圆柱;气动力;雷诺数效应：TU317.1文献标识码：AReynoldsNumberEffectsontheAerodynamicForcesofaCantileveredCircularCylinderinUniformFlowWANGHan-feng1，2，ZOUChao1，WANGQi-wen3，HEXu-hui1，2（1.SchoolofCivilEngineering，CentralSouthUniv，Changsha，Hunan410075，China;2.NationalLaboratoryforHigh-SpeedRailwayConstruction，CentralSouthUniv，Changsha，Hunan410075，China;3.ShenzhenGeneralInstituteofArchitectureDesignandResearch，Shenzhen，Guangdong518031，China）Abstract：Theaerodynamicforcesonacantileveredcircularcylinderwithanaspectratioof5wereexperimentallyinvestigatedinawindtunnel.Thediameterofthecylinderdwas200mm.Theoncomingflowvelocityrangedfrom5m/sto45m/s，correspondingtoReynoldsnumberof0.68×105～6.12×105，whichcoveredsubcritical，criticalandtranscriticalregimes.Itwasfoundthat，althoughthecantileveredcylinderisinuniformflow，itsaerodynamicforcespresentsignificantdifferencesatvariousspanwisepositions，indicatingastrongthreedimensionality.Reynoldsnumberhasprofoundeffectontheaerodynamicforcesonthecantileveredcylinder.ThecriticalReynoldsnumberissmallerforthecantileveredcylinderrelativetothatof2Dcylinder.Inthecriticalregime，reductioninthedragcoefficient（Cd）ofthecantileveredcylinderisrelativelysmallercomparedwiththatof2Dcylinder.Insubcriticalregime，Cdofthecantileveredcylinderissmallerthanthatof2Dcylinder.Ontheotherhand，Cdoftheformerislargerintranscriticalregime.ThecriticalReynoldsnumberisdifferentatvariousspanwiselocationsforthecantileveredcylinder.Transitionfromsubcriticaltocriticalregimesoccursearliernearthefreeendofthecantileveredcylinder.Keywords：flowaroundbluffbody;cantileveredcircularcylinder;aerodynamicforces;Reynoldsnumbereffects钝体绕流问题广泛存在于土木建筑、海洋工程与交通工程等领域.流体流经钝体时，可能伴随有流动分离、再附和漩涡的脱落等复杂的流动现象.由于工程应用中的广泛需求，钝体绕流的雷诺数效应问题逐渐引起人们的重视[1].对于正方形棱柱等带有尖锐棱角的钝体，其流动分离点固定在前缘棱角处，在不存在流动再附的情况下，雷诺数效应不显著[2].而对于圆柱等具有曲面的钝体，其气动力和尾流特性都与雷诺数密切相关.围绕二维圆柱绕流雷诺数效应已进行了大量研究[3-5].依据圆柱绕流与气动力特性，通常可将雷诺数分为4个区域，即亚临界区、临界区、超临界区与跨临界区[6].在亚临界区，圆柱表面边界层为层流分离，分离角约为80°，尾流区较宽，对应的阻力系数（Cd）约为1.2.亚临界区一直持续到Re≈2×105.该临界雷诺数与很多因素有关，如：湍流度、模型表面粗糙度以及风洞阻塞度等.随着Re的增大，圆柱绕流进入临界区，某一侧边界层分离后会转变为湍流并在分离点下游某处发生再附，在圆柱表面形成一分离泡，并在下游某处再次发生分离.由于此时流动不稳定，分离泡可能只在圆柱的某一侧出现，另一侧仍为层流分离[6].临界区内圆柱两侧分离点不对称，有分离泡的一侧分离角约为140°.临界区内Cd会急剧减小，且时均升力（C...