Badania modelowe współczynnika oporu aerodynamicznego oblodzonego cięgna mostu podwieszonego

Type: paper published in a book

Author

Title variant

English

Model investigations of the aerodynamic drag coefficient of an iced cable in a cable-stayed bridge

Published in

Wybrane zagadnienia konstrukcji i materiałów budowlanych oraz geotechniki

Abstract

Polish
English

W artykule przedstawiono sposób i wyniki badań statycznego współczynnika oporu aerodynamicznego nieruchomego modelu oblodzonego cięgna mostu podwieszonego. Badania wykonano w tunelu aerodynamicznym z komorą klimatyczną Laboratorium Czeskiej Akademii Nauk w Telč. W komorze klimatycznej wykonano doświadczalne oblodzenie modelu cięgna o osi nachylonej pod kątem 30° do płaszczyzny poziomej. Kształt oblodzonej powierzchni cięgna zarejestrowano metodą fotogrametrii cyfrowej. Do badań w komorze aerodynamicznej wykonano nowy model oblodzonego cięgna metodą druku 3D. Współczynnik oporu aerodynamicznego wyznaczono na podstawie pomiarów wypadkowej sił aerodynamicznych, działających na model w kierunku wiatru, za pomocą tensometrycznej wagi aerodynamicznej. Badania przeprowadzono w zakresie liczby Reynoldsa od 2,7·104 do 13,6·104, przy średniej intensywności turbulencji powietrza 5%. Wykazano, że wartości współczynnika oporu aerodynamicznego modelu oblodzonego cięgna są większe w porównaniu z jego wartością dla przekroju kołowego. Otrzymane wyniki mogą być pomocne do sformułowania matematycznego opisu obciążenia wiatrem oblodzonych cięgien mostów podwieszonych w kierunku działania wiatru.

The paper presents the method and results of wind tunnel investigations of the static aerodynamic drag coefficient of a stationary iced cable model in a cable-stayed bridge. The investigations have been performed in a Climatic Wind Tunnel Laboratory of the Czech Academy of Sciences in Telc. The experimental icing of the inclined cable model in the climatic chamber of the laboratory has been performed. The shape of the iced model has been registered with the numerical photogrammetry method. For the aerodynamic tunnel investigations the new iced cable model has been prepared using 3D printing method. The aerodynamic drag coefficient has been determined based on the effective wind aerodynamic force measured with aerodynamic balance. The investigations have been conducted within the range of the Reynolds number between 2.7·104 and 13.6·104 with the mean turbulence intensity of about 5%. It has been proved that the aerodynamic drag coefficient of the iced cable model is higher than in the case of a circular smooth cylinder. The obtained results could constitute the basis to formulate the mathematical description of the effective wind load acting on the iced cables of cable-supported bridges.

Keywords

Polish
English

aerodynamika, oblodzenie, cięgno, współczynnik oporu aerodynamicznego, konstrukcje budowlane, obciążenia wiatrem, badania eksperymentalne, metody numeryczne

aerodynamic, icing, cable, aerodynamic drag coefficient

Pages range