專(zhuān)利名稱(chēng):一種增加邊界層風(fēng)洞試驗(yàn)中底部湍流度的可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種增加邊界層風(fēng)洞試驗(yàn)中底部湍流度的可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置及實(shí)時(shí)調(diào)控系統(tǒng)，該裝置放置在尖劈兩側(cè)，具體實(shí)現(xiàn)的思路是：通過(guò)設(shè)置在被測(cè)體測(cè)點(diǎn)上的湍流度傳感器，感應(yīng)風(fēng)場(chǎng)的湍流度，當(dāng)湍流度偏小或者偏大時(shí)，利用設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置上的控制模塊向電機(jī)發(fā)送信號(hào)，電機(jī)根據(jù)信號(hào)做出相應(yīng)的調(diào)整，改變旋轉(zhuǎn)圓柱的轉(zhuǎn)速；當(dāng)湍流度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，控制模塊向電機(jī)發(fā)送相應(yīng)信號(hào)，電機(jī)此時(shí)保持功率不變，圓柱體保持轉(zhuǎn)速不變，邊界層風(fēng)洞底部湍流度保持不變，實(shí)驗(yàn)人員開(kāi)始進(jìn)行相應(yīng)的風(fēng)洞試驗(yàn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種増加邊界層風(fēng)洞試驗(yàn)中底部溫流度的可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型應(yīng)用于流體力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種增加邊界層風(fēng)桐試驗(yàn)中 底部端流度的可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置及端流度調(diào)控方法，可有效增加風(fēng)場(chǎng)底部端流度，從而提高 風(fēng)桐試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)桐試驗(yàn)是當(dāng)前對(duì)風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究的主要手段之一。風(fēng)桐試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度 直接影響到對(duì)結(jié)構(gòu)性能的準(zhǔn)確把握。影響風(fēng)桐試驗(yàn)結(jié)果的因素有很多，其中風(fēng)桐底部端流 強(qiáng)度是一個(gè)主要因素。當(dāng)前對(duì)風(fēng)桐底部端流度的模擬不足造成了風(fēng)桐試驗(yàn)結(jié)果不夠精確， 甚至?xí)萍s該試驗(yàn)方法的普遍應(yīng)用。當(dāng)前主要采用布設(shè)尖劈W及粗糖元的技術(shù)來(lái)模擬風(fēng)桐 試驗(yàn)中的大氣邊界層。
[0003] 實(shí)際的大氣邊界層底部風(fēng)速梯度大，風(fēng)場(chǎng)較復(fù)雜，端流度W及端流積分尺度也較 大，而當(dāng)前布置粗糖元和尖劈的方法對(duì)于增大風(fēng)場(chǎng)底部的端流度效果非常有限，很難滿(mǎn)足 實(shí)際試驗(yàn)要求。
[0004] -方面，采用布設(shè)粗糖元的方法，對(duì)風(fēng)場(chǎng)底部端流度增強(qiáng)幅度不是很大，而且可調(diào) 節(jié)性不強(qiáng)；另一方面，采用增大尖劈底部寬度的方式，雖然可W適當(dāng)增強(qiáng)風(fēng)場(chǎng)底部的端流 度，但由于風(fēng)桐尺寸的限制，其效果非常有限。也有學(xué)者采用振動(dòng)尖劈等主動(dòng)模擬方式，但 其控制難度大，成本較高，因此很難得到推廣。
[0005] CN103713153A公開(kāi)了一種用于測(cè)量風(fēng)桐試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)表面風(fēng)速的新型探頭，其特征 在于:包括空屯、的圓筒殼體(3)、呈90度彎折的長(zhǎng)取壓管（1)，所述圓筒殼體(3)上端及下端 分別設(shè)置有封住其空屯、出口的圓形上端板(2)及下端板(4)，所述上端板(2)及下端板(4)中 屯、均設(shè)置有中屯、孔，且所述上端板(2)邊緣沿上端板(2)的同屯、圓均勻的設(shè)置有采集孔(7)， 所述圓筒殼體(3)下端緊貼設(shè)置有圓柱體(5)，所述圓筒殼體(3)側(cè)壁水平設(shè)置有直通圓筒 殼體(3)空屯、處的短取壓管(6)，所述長(zhǎng)取壓管（1)的一邊豎直穿入地設(shè)置在所述上端板(2) 及下端板(4)的中屯、孔內(nèi)，另一邊水平穿過(guò)并延伸至圓柱體(5)側(cè)壁外。
[0006] CN204882029U公開(kāi)了一種用于建筑風(fēng)環(huán)境風(fēng)桐試驗(yàn)的無(wú)風(fēng)向風(fēng)速探頭，其特征在 于:所述的探頭由殼體(2)、堵頭(3)、長(zhǎng)取壓管（1)和短取壓管(4)組成，所述的殼體(2)為圓 筒形結(jié)構(gòu)，其一端為開(kāi)敞端(2a)，另一端為封閉端(2b)，所述的堵頭(3)密閉安裝在殼體(2) 的封閉端(2b)，所述的長(zhǎng)取壓管（1)穿過(guò)殼體(2)的開(kāi)敞端(2a)和堵頭(3)后從殼體的封閉 端（2b)穿出，其管壁與堵頭（3)緊密接觸并密封，所述的取壓短管(4)由殼體(2)的封閉端 (2b)伸入，穿過(guò)堵頭(3)并與殼體內(nèi)腔連通，其管壁與堵頭(3)緊密接觸并密封。
[0007] 已有技術(shù)問(wèn)題及缺陷包括:1、利用粗糖元產(chǎn)生的底部端流強(qiáng)度并不是在所有情況 下都能達(dá)到我們所需要的底部風(fēng)場(chǎng)端流強(qiáng)度，而且該端流強(qiáng)度很難根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)情況進(jìn)行 調(diào)節(jié);2、現(xiàn)有的利用尖劈來(lái)增加底部端流強(qiáng)度的方式有較大的局限性，效果不是很明顯;3、 實(shí)際風(fēng)場(chǎng)底部端流滿(mǎn)旋尺寸較大，但是利用粗糖元和尖劈的方法得到的風(fēng)場(chǎng)底部端流積分 尺度偏小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型具體設(shè)及一種增加邊界層風(fēng)桐試驗(yàn)中 底部端流度的可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置，可有效增加風(fēng)場(chǎng)底部端流度，從而提高風(fēng)桐試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn) 確性;另一方面，通過(guò)圓柱反方向的旋轉(zhuǎn)來(lái)增大底部旋滿(mǎn)尺寸，從而增大風(fēng)桐中底部風(fēng)場(chǎng)端 流積分尺度，達(dá)到更好地?cái)M合實(shí)際風(fēng)場(chǎng)的效果。
[0009] 具體地，本實(shí)用新型的目的是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的：一種增加邊界層風(fēng)桐試驗(yàn)中底部端流 度的可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置，其中，旋轉(zhuǎn)圓柱主要包括:底座、圓柱W及動(dòng)力裝置，其中，底座包括 上底盤(pán)和下底盤(pán)，a.上底盤(pán)與軸承連接，利用軸承可調(diào)節(jié)角度來(lái)貼合尖劈的外形，動(dòng)力裝置 包括旋轉(zhuǎn)體和電機(jī)，上底盤(pán)中屯、設(shè)置有旋轉(zhuǎn)體，旋轉(zhuǎn)體上部連接圓柱，旋轉(zhuǎn)體下部與電機(jī)連 接;b.下底盤(pán)起到固定W及連接電源作用，下底盤(pán)一側(cè)設(shè)置有調(diào)控裝置，調(diào)控裝置與電機(jī)連 接，并可實(shí)時(shí)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。
[0010] 其中，所述圓柱底部設(shè)置有凹槽，與上底盤(pán)的旋轉(zhuǎn)體連接。
[0011] 圓柱尺寸高度可W根據(jù)具體試驗(yàn)需要制作，材料不限，底部初步擬用的材料為塑 料。
[0012] 優(yōu)選方案為利用軸承可調(diào)節(jié)上底盤(pán)和下底盤(pán)夾角的角度范圍為0~75度。
[0013] 為了自動(dòng)調(diào)控，所述裝置進(jìn)一步包括內(nèi)部控制模塊，內(nèi)部控制模塊通過(guò)布置在被 測(cè)物測(cè)點(diǎn)上的端流度傳感器發(fā)送的信號(hào)，來(lái)控制電機(jī)的輸出功率，從而控制旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速。
[0014] 本實(shí)用新型的再一目的在于提供一種端流度調(diào)控方法，使用前述的一種可旋轉(zhuǎn)的 增強(qiáng)風(fēng)場(chǎng)底部端流強(qiáng)度的風(fēng)桐試驗(yàn)裝置。
[0015] 所述方法具體包括:該裝置放置在尖劈兩側(cè)，通過(guò)設(shè)置在被測(cè)體測(cè)點(diǎn)上的端流度 傳感器，感應(yīng)風(fēng)場(chǎng)的端流度，當(dāng)端流度偏小或者偏大時(shí)，利用設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置上的控 制模塊向電機(jī)發(fā)送信號(hào)，電機(jī)根據(jù)信號(hào)做出相應(yīng)地調(diào)整，改變旋轉(zhuǎn)圓柱的轉(zhuǎn)速；當(dāng)端流度 小于目標(biāo)值時(shí)，增大圓柱轉(zhuǎn)速；當(dāng)端流度大于目標(biāo)值時(shí)，減小圓柱轉(zhuǎn)速。在端流度接近目標(biāo) 值時(shí)，減小圓柱轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)度，W更準(zhǔn)確地取得目標(biāo)端流度。達(dá)到預(yù)定值時(shí)，控制模塊向電 機(jī)發(fā)送相應(yīng)信號(hào)，電機(jī)此時(shí)保持功率不變，圓柱體保持轉(zhuǎn)速不變，實(shí)驗(yàn)人員開(kāi)始進(jìn)行相應(yīng)的 風(fēng)桐試驗(yàn)。本實(shí)用新型機(jī)理明確，因此
【申請(qǐng)人】認(rèn)為可事先通過(guò)大量試驗(yàn)得到圓柱體不同轉(zhuǎn) 速與被測(cè)點(diǎn)端流度增加量之間的關(guān)系，形式如表所示。在進(jìn)行風(fēng)桐試驗(yàn)時(shí)，可W該轉(zhuǎn)速為初 始調(diào)整值，根據(jù)實(shí)時(shí)反饋進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0016] 端流度調(diào)節(jié)參考數(shù)據(jù)(表內(nèi)數(shù)據(jù)僅供參考）
[0017]
[0018] 優(yōu)選方案為在每個(gè)尖劈兩側(cè)分別設(shè)置一個(gè)旋轉(zhuǎn)圓柱，通過(guò)圓柱反方向的旋轉(zhuǎn)給來(lái) 流風(fēng)場(chǎng)注入角動(dòng)量，增大尖劈底部產(chǎn)生滿(mǎn)旋的尺寸，從而增大端流強(qiáng)度。
[0019] 本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)所起到的有益效果，包括：
[0020] 1.較靈活，適應(yīng)范圍廣，可W通過(guò)調(diào)節(jié)角度來(lái)適應(yīng)不同形狀的尖劈，通過(guò)采用不同 高度尺寸的圓柱、不同的轉(zhuǎn)速來(lái)滿(mǎn)足具體的試驗(yàn)要求；
[0021 ] 2.相較于其他的主動(dòng)模擬，旋轉(zhuǎn)圓柱裝置制作成本低，操作簡(jiǎn)單；
[0022] 3.相較于被動(dòng)模擬，旋轉(zhuǎn)圓柱通過(guò)注入角動(dòng)能的方式，增大風(fēng)場(chǎng)總能量，增大滿(mǎn)旋 尺寸，效果更加好；
[0023] 4.能較好地解決底部風(fēng)場(chǎng)端流積分尺度偏小的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】

[0024] 圖1本實(shí)用新型增加邊界層風(fēng)桐試驗(yàn)底部端流度的可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置的可旋轉(zhuǎn)圓 柱整體示意圖
[0025] 圖2本實(shí)用新型增加邊界層風(fēng)桐試驗(yàn)底部端流度的可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置的圓柱與旋轉(zhuǎn) 體連接圖
[0026] 圖3本實(shí)用新型增加邊界層風(fēng)桐試驗(yàn)底部端流度的可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置的可旋轉(zhuǎn)圓柱 位于尖劈布置圖
[0027] 圖4本實(shí)用新型增加邊界層風(fēng)桐試驗(yàn)底部端流度的可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置的可旋轉(zhuǎn)圓柱 配合尖劈在風(fēng)桐試驗(yàn)段位置示意圖
[0028] 圖5本實(shí)用新型增加邊界層風(fēng)桐試驗(yàn)底部端流度的可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置的可旋轉(zhuǎn)圓柱 配合尖劈在風(fēng)桐試驗(yàn)段位置示意圖
[0029] 圖6本實(shí)用新型增加邊界層風(fēng)桐試驗(yàn)底部端流度的可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置的可旋轉(zhuǎn)圓柱 主動(dòng)控制流程圖
[0030] 圖7本實(shí)用新型增加邊界層風(fēng)桐試驗(yàn)底部端流度的可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置的一種具體實(shí) 施流程圖
[0031] 圖8本實(shí)用新型增加邊界層風(fēng)桐試驗(yàn)底部端流度的可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置的另一種具體 實(shí)施流程圖
[0032] 其中，1為底座，Ia為上底盤(pán)ab為下底盤(pán)，Ic為角度調(diào)節(jié)支架，2為圓柱，3為旋轉(zhuǎn) 體，4為開(kāi)關(guān)。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合具體事例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但是本實(shí)用新型的內(nèi) 容不局限于實(shí)施例。
[0034] 實(shí)施例1
[0035] 如圖1、2所示，一種增加邊界層風(fēng)桐試驗(yàn)底部端流度的可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置，其特征在 于，其中，旋轉(zhuǎn)圓柱主要包括:底座、圓柱W及動(dòng)力裝置，其中，底座包括上底盤(pán)和下底盤(pán)，a. 上底盤(pán)與軸承連接，利用軸承可調(diào)節(jié)角度來(lái)貼合尖劈的外形，動(dòng)力裝置包括旋轉(zhuǎn)體和電機(jī)， 上底盤(pán)中屯、設(shè)置有旋轉(zhuǎn)體，旋轉(zhuǎn)體上部連接圓柱，旋轉(zhuǎn)體下部與電機(jī)連接;b.下底盤(pán)起到固 定W及連接電源作用，下底盤(pán)一側(cè)設(shè)置有調(diào)控裝置，調(diào)控裝置與電機(jī)連接，并可實(shí)時(shí)控制電 機(jī)轉(zhuǎn)速。
[0036] 其中，所述圓柱底部設(shè)置有凹槽，與上底盤(pán)的旋轉(zhuǎn)體連接。
[0037] 圓柱尺寸高度可W根據(jù)具體試驗(yàn)需要制作，材料不限，底部初步擬用的材料為塑 料。
[0038] 優(yōu)選方案為利用軸承可調(diào)節(jié)上底盤(pán)和下底盤(pán)夾角的角度范圍為0~75度。
[0039] 實(shí)施例2
[0040] 在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，為了自動(dòng)調(diào)控，所述裝置進(jìn)一步包括內(nèi)部控制模塊，內(nèi)部控 制模塊通過(guò)布置在被測(cè)物測(cè)點(diǎn)上的端流度傳感器發(fā)送的信號(hào)，來(lái)控制電機(jī)的輸出功率，從 而控制旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速。
[0041 ] 實(shí)施例3
[0042] 如5圖3-圖8所示，采用實(shí)施例2的方案用于端流度調(diào)控方法，具體方法包括：
[0043] 使用前述的一種可旋轉(zhuǎn)的增強(qiáng)風(fēng)場(chǎng)底部端流強(qiáng)度的風(fēng)桐試驗(yàn)裝置進(jìn)行調(diào)控。
[0044] 所述方法具體包括:該裝置放置在尖劈兩側(cè)，通過(guò)設(shè)置在被測(cè)體測(cè)點(diǎn)上的端流度 傳感器，感應(yīng)風(fēng)場(chǎng)的端流度，當(dāng)端流度偏小或者偏大時(shí)，利用設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置上的控 制模塊向電機(jī)發(fā)送信號(hào)，電機(jī)根據(jù)信號(hào)做出相應(yīng)地調(diào)整，改變旋轉(zhuǎn)圓柱的轉(zhuǎn)速;當(dāng)端流度小 于目標(biāo)值時(shí)，增大圓柱轉(zhuǎn)速；當(dāng)端流度大于目標(biāo)值時(shí)，減小圓柱轉(zhuǎn)速。在端流度接近目標(biāo)值 時(shí)，減小圓柱轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)度，W更準(zhǔn)確地取得目標(biāo)端流度。達(dá)到預(yù)定值時(shí)，控制模塊向電機(jī) 發(fā)送相應(yīng)信號(hào)，電機(jī)此時(shí)保持功率不變，圓柱體保持轉(zhuǎn)速不變，實(shí)驗(yàn)人員開(kāi)始進(jìn)行相應(yīng)的風(fēng) 桐試驗(yàn)。
[0045] 優(yōu)選方案為在每個(gè)尖劈兩側(cè)分別設(shè)置一個(gè)旋轉(zhuǎn)圓柱，通過(guò)圓柱反方向的旋轉(zhuǎn)給來(lái) 流風(fēng)場(chǎng)注入角動(dòng)量，增大尖劈底部產(chǎn)生滿(mǎn)旋的尺寸，從而增大端流強(qiáng)度。
[0046] W上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能 認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于運(yùn)些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可W做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視 為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種增加邊界層風(fēng)洞試驗(yàn)中底部湍流度的可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置，其特征在于，其中，旋轉(zhuǎn) 圓柱主要包括:底座、圓柱以及動(dòng)力裝置，其中，底座包括上底盤(pán)和下底盤(pán)，a.上底盤(pán)與軸承 連接，利用軸承可調(diào)節(jié)角度來(lái)貼合尖劈的外形，動(dòng)力裝置包括旋轉(zhuǎn)體和電機(jī)，上底盤(pán)中心設(shè) 置有旋轉(zhuǎn)體，旋轉(zhuǎn)體上部連接圓柱，旋轉(zhuǎn)體下部與電機(jī)連接;b.下底盤(pán)起到固定以及連接電 源作用，下底盤(pán)一側(cè)設(shè)置有調(diào)控裝置，調(diào)控裝置與電機(jī)連接，并可實(shí)時(shí)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增加邊界層風(fēng)洞試驗(yàn)中底部湍流度的可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置， 其特征在于，圓柱底部設(shè)置有凹槽，與上底盤(pán)的旋轉(zhuǎn)體連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增加邊界層風(fēng)洞試驗(yàn)中底部湍流度的可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置， 其特征在于，圓柱的材料為塑料。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增加邊界層風(fēng)洞試驗(yàn)中底部湍流度的可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置， 其特征在于，利用軸承可調(diào)節(jié)上底盤(pán)和下底盤(pán)夾角的角度范圍為0~75度。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增加邊界層風(fēng)洞試驗(yàn)中底部湍流度的可旋轉(zhuǎn)圓柱裝置， 其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括內(nèi)部控制模塊，內(nèi)部控制模塊通過(guò)布置在被測(cè)物測(cè)點(diǎn)上 的湍流度傳感器發(fā)送的信號(hào)，來(lái)控制電機(jī)的輸出功率，從而控制旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速。
【文檔編號(hào)】G01M9/02GK205719470SQ201620241057
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年3月25日
【發(fā)明人】林坤, 劉紅軍, 黃勤, 王斌, 徐蕾
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院