Abstract The aerodynamic characteristics of a circular cylinder (diameter ​= ​600 ​mm) with and without ice accretion (without icicles) were studied via wind tunnel tests (including simultaneous multi-pressure and force measurements) for Reynolds numbers (Re) of 1.29 ​× ​105–1.27 ​× ​106. The influences of wind angle of attack α, turbulence intensity Iu, relative surface roughness k, and accreted ice shape on the mean aerodynamic force coefficients (MAFCs), mean pressure coefficients, and pressure correlation coefficients were comprehensively investigated. Experimental results showed that the MAFCs of the ice-accreted cylinders exhibited significant Reynolds number effects, and the effects were closely related to the ice shape. The effects of Iu and k on the drag force of the ice-accreted and ice-free cylinders were similar. The remarkable lift force due to the asymmetric ice accretion could be reduced by increasing k and Iu. The effect of α on the MAFCs was related to the ice shapes and Re. The flow reattachments in the critical and supercritical regimes were examined to reveal the flow states around the finite ice-free and ice-accreted cylinders. The flow-fields around the finite ice-free and ice-accreted cylinders had significant three-dimensional effects, which could be weakened by introducing the Iu and k. The findings of this study could provide further understanding of the effect of ice accretion on the aerodynamic characteristics of circular cylinders. The results could be used as beneficial references in the wind-resistance design of ice-accreted circular cylinders.

中文翻译：

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大直径无冰柱积冰圆柱体气动特性试验研究

摘要 通过风洞试验（包括同时进行多压力和力测量）雷诺数 (Re) 为 1.29，研究了有和没有积冰（无冰柱）的圆柱体（直径 = 600 mm）的空气动力学特性× 105–1.27 × 106。综合研究了风攻角α、湍流强度Iu、相对表面粗糙度k和积冰形状对平均气动力系数(MAFCs)、平均压力系数和压力相关系数的影响。实验结果表明，积冰圆柱体的MAFCs表现出显着的雷诺数效应，该效应与冰的形状密切相关。Iu 和 k 对积冰和无冰圆柱体阻力的影响相似。通过增加 k 和 Iu 可以减少由于不对称积冰引起的显着升力。α 对 MAFCs 的影响与冰的形状和 Re 相关。检查了临界和超临界状态下的流动再附着，以揭示有限无冰和积冰圆柱体周围的流动状态。有限无冰和积冰圆柱体周围的流场具有显着的三维效应，可以通过引入 Iu 和 k 来削弱这种效应。这项研究的结果可以进一步了解积冰对圆柱体空气动力学特性的影响。研究结果可为积冰圆柱体抗风设计提供有益参考。α 对 MAFCs 的影响与冰的形状和 Re 相关。检查了临界和超临界状态下的流动再附着，以揭示有限无冰和积冰圆柱体周围的流动状态。有限无冰和积冰圆柱体周围的流场具有显着的三维效应，可以通过引入 Iu 和 k 来削弱这种效应。这项研究的结果可以进一步了解积冰对圆柱体空气动力学特性的影响。研究结果可为积冰圆柱体抗风设计提供有益参考。α 对 MAFCs 的影响与冰的形状和 Re 相关。检查了临界和超临界状态下的流动再附着，以揭示有限无冰和积冰圆柱体周围的流动状态。有限无冰和积冰圆柱体周围的流场具有显着的三维效应，可以通过引入 Iu 和 k 来削弱这种效应。这项研究的结果可以进一步了解积冰对圆柱体空气动力学特性的影响。研究结果可为积冰圆柱体抗风设计提供有益参考。检查了临界和超临界状态下的流动再附着，以揭示有限无冰和积冰圆柱体周围的流动状态。有限无冰和积冰圆柱体周围的流场具有显着的三维效应，可以通过引入 Iu 和 k 来削弱这种效应。这项研究的结果可以进一步了解积冰对圆柱体空气动力学特性的影响。研究结果可为积冰圆柱体抗风设计提供有益参考。检查了临界和超临界状态下的流动再附着，以揭示有限无冰和积冰圆柱体周围的流动状态。有限无冰和积冰圆柱体周围的流场具有显着的三维效应，可以通过引入 Iu 和 k 来削弱这种效应。这项研究的结果可以进一步了解积冰对圆柱体空气动力学特性的影响。研究结果可为积冰圆柱体抗风设计提供有益参考。这项研究的结果可以进一步了解积冰对圆柱体空气动力学特性的影响。研究结果可为积冰圆柱体抗风设计提供有益参考。这项研究的结果可以进一步了解积冰对圆柱体空气动力学特性的影响。研究结果可为积冰圆柱体抗风设计提供有益参考。