通過(guò)改變圓柱轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)邊界層風(fēng)洞試驗(yàn)底部湍流度的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明應(yīng)用于流體力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域,特別設(shè)及通過(guò)改變圓柱轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)邊界層 風(fēng)桐試驗(yàn)底部端流度的裝置及端流度調(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,本發(fā)明具體設(shè)及一種通過(guò)通過(guò)改變圓柱轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào) 節(jié)邊界層風(fēng)桐試驗(yàn)底部端流度的裝置,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,本發(fā)明的目的是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的:通過(guò)改變圓柱轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)邊界層風(fēng)桐試驗(yàn) 底部端流度的裝置,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 底盤和下底盤,a.上底盤與軸承連接,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.下底盤起到固定W及連接電源作用,下底盤一側(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)上地盤和下底盤夾角的角度范圍為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] 本發(fā)明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)人員開始進(jìn)行相應(yīng)的風(fēng) 桐試驗(yàn)。本發(fā)明機(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)生滿旋的尺寸,從而增大端流強(qiáng)度。
[0019] 本發(fā)明相對(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本發(fā)明增加邊界層風(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 不意圖
[0025] 圖2本發(fā)明增加邊界層風(fēng)桐試驗(yàn)底部端