Abstract In this paper, the aerodynamic pressures on a 5:1 rectangular cylinder in sinusoidal streamwise oscillatory flows (SSOFs) with non-zero mean velocities are studied through wind tunnel experiments. First, the mean and fluctuating pressure coefficients are determined based on the measurements in SSOFs with different reduced frequencies and gust amplitudes. The results are compared with those of smooth flow and grid-generated turbulent flow. Next, the power spectral densities of surface pressures are presented to study their energy distributions in the frequency domain. Then, the spanwise correlations of surface pressures in SSOFs are compared with those of smooth flow to explore their three-dimensional characteristics. The testing results show that the reduced frequency, varying from 0.012 to 0.032 has little effect on the streamwise pressure distributions of the 5:1 rectangular cylinder, and the influences of the gust amplitude of SSOFs are significant. The maximum RMS pressure coefficient increases and the separation bubble length reduces to a large degree as the gust amplitude increases. The spectral analysis demonstrates that the energy of fluctuating pressures in SSOFs is primarily from oscillatory streamwise gusts, while it is mainly provided by vortex shedding in smooth flow. The SSOF can accelerate the vortex shedding process and the Strouhal number increases as the increased gust amplitude. The spanwise correlations of pressures are strong in the majority region of the side surface of the 5:1 rectangular cylinder in SSOFs.

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非零平均速度的正弦流向振荡流中 5:1 矩形圆柱体上的空气动力压力

摘要 本文通过风洞实验研究了平均速度为非零的正弦流向振荡流(SSOFs)中5:1矩形圆柱体的气动压力。首先，平均压力系数和波动压力系数是根据 SSOF 中具有不同降低频率和阵风幅度的测量值确定的。将结果与平滑流和网格产生的湍流的结果进行了比较。接下来，介绍了表面压力的功率谱密度，以研究它们在频域中的能量分布。然后，将 SSOF 中表面压力的展向相关性与平滑流动的表面压力相关性进行比较，以探索它们的三维特性。测试结果表明，降低的频率，从 0.012 到 0。032对5:1矩形圆柱体的流向压力分布影响不大，SSOF的阵风幅值影响显着。随着阵风幅值的增加，最大均方根压力系数增大，分离泡长度大幅度减小。光谱分析表明，SSOF 中脉动压力的能量主要来自振荡的流向阵风，而它主要由平滑流动中的涡旋脱落提供。SSOF 可以加速涡旋脱落过程，并且 Strouhal 数随着阵风幅度的增加而增加。在 SSOF 中 5:1 矩形圆柱侧面的大部分区域，压力的展向相关性很强。SSOF 阵风幅度的影响是显着的。随着阵风幅值的增加，最大均方根压力系数增大，分离泡长度大幅度减小。光谱分析表明，SSOF 中脉动压力的能量主要来自振荡的流向阵风，而它主要由平滑流动中的涡旋脱落提供。SSOF 可以加速涡旋脱落过程，并且 Strouhal 数随着阵风幅度的增加而增加。在 SSOF 中 5:1 矩形圆柱侧面的大部分区域，压力的展向相关性很强。SSOF 阵风幅度的影响是显着的。随着阵风幅值的增加，最大均方根压力系数增大，分离泡长度大幅度减小。光谱分析表明，SSOF 中脉动压力的能量主要来自振荡的流向阵风，而它主要由平滑流动中的涡旋脱落提供。SSOF 可以加速涡旋脱落过程，并且 Strouhal 数随着阵风幅度的增加而增加。在 SSOF 中 5:1 矩形圆柱侧面的大部分区域，压力的展向相关性很强。光谱分析表明，SSOF 中脉动压力的能量主要来自振荡的流向阵风，而它主要由平滑流动中的涡旋脱落提供。SSOF 可以加速涡旋脱落过程，并且 Strouhal 数随着阵风幅度的增加而增加。在 SSOF 中 5:1 矩形圆柱侧面的大部分区域，压力的展向相关性很强。光谱分析表明，SSOF 中脉动压力的能量主要来自振荡的流向阵风，而它主要由平滑流动中的涡旋脱落提供。SSOF 可以加速涡旋脱落过程，并且 Strouhal 数随着阵风幅度的增加而增加。在 SSOF 中 5:1 矩形圆柱侧面的大部分区域，压力的展向相关性很强。