[發明專利]水面移動空氣動力學測試平臺

無效

• 申請號: 200910184875.0
• 申請日: 2009-10-16
• 公開（公告）號: CN101699239A
• 公開（公告）日: 2010-04-28
• 發明（設計）人: 周正貴;章嘉麟;邱名;徐夏
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐小紅

所屬技術領域

本項發明涉及低速空氣動力學試驗平臺設計，屬空氣動力學技術領域。?

背景技術

目前風力發電機測試有風洞吹風試驗和外場試驗二種方法。在風洞中進行吹風試驗，通常需制作縮尺模型。2006年，Danmei?Hu和Ouyang?Hua等在RenewableEnergy第31期821-836頁上發明論文“A?study?on?stall-delay?for?horizontal?axis?windturbine”說明了小型風力機模型風洞試驗方法。由于模型與原型風輪流動雷諾數差別，以及風洞壁面影響，造成模型試驗結果不能反映原型風輪的氣動性能；橋梁、建筑等模型試驗也存在相同問題。直接進行外場試驗，對于風力機可真實檢驗風輪氣動性能和整機運行狀況；對于橋梁、建筑等模型可消除洞壁影響。1999年，美國可再生能源實驗室D.A.Simms和M.M.Hand等發表的技術報告“Unsteady?AerodynamicsExperiment?Phases?II-IV?Test?Configurations?and?Available?Data?Campaigns”(編號：NREL/TP-500-25950)，在外場對一直徑10米的二葉片風力機原型進行測試研究。但由于外場自然風速不能根據測試要求變化，因而難以在短時間內測量整個設計風速范圍內的氣動性能。?

發明內容

針對目前風力機及橋梁、建筑等模型在風洞中采用模型試驗與原型實際運行差別較大以及在外場測試自然風速不可調節的不足之處，本專利提出一種水面移動測試平臺，實現可調風速的外場測試。?

一種水面移動空氣動力學測試平臺，其特征在于包括：漂浮于水面的漂浮平臺及運動測量臺架，其中漂浮平臺上安裝有導軌，運動測量臺架安裝于導軌上并通過軌道輪與導軌配合；運動測量臺架上還安裝有電動機、電動機帶動轉動軸轉動，轉動軸上安裝有兩個纜繩絞盤，這兩個纜繩絞盤上的纜繩繞線方式相反，所繞纜繩分別與位于漂浮平臺兩端的兩個纜繩固定座連接；該測試平臺還包括用于使漂浮平臺在水面定位的水中固定件?

一種利用上述水面移動空氣動力學測試平臺測試的方法，其特征在于包括以下過程：(1)、將試驗件固定在運動測量臺架的臺面上；(2)、測量自然風的風速、風向，轉動漂浮平臺使其對準風向，然后通過水中固定件使漂浮平臺定位；(3)、根據所測風速以及試驗件模擬風速、計算運動測量臺架相對導軌的運動速度，進而確定電動機轉速；(4)、起動電動機，當達到設定的轉速勻速運行后，對試驗件氣動性能進行測量；(5)、完成一次測量后，反轉電動機，將運動測量臺架拉回原始發位置，進行下次試驗。?

本發明1)、利用相對運動原理，通過改變試驗件(風力機、橋梁、建筑等模型)運動速度，使試驗件迎面相對風速可變；2)、采用測試平臺方向轉動，使試驗件運動逆風向，利用自然風速提高相對風速，降低試驗件運動速度、減小運動距離進而減小測試平臺尺寸，同時可消除自然風向與試驗件運動方向不一致產生的相對風向不可控性；3)、利用水面安裝測試平臺，可避開建筑、山峰造成的自然風速不均勻，利用水體浮力可降低零部件強度要求、簡化結構、并且易于實現平臺的轉動、降低設備成本。?

應用該測試平臺，可進行中小型風力機原型風輪空氣動力學試驗、整機性能測試，大型風力機縮尺模型風輪空氣動力學試驗；可用于其他低速試驗，如：橋梁、建筑等模型吹風試驗。?

本項發明與目前已有的技術比較有以下優點，1)、沒有洞壁干擾且模型尺寸較大，能更真實模擬實際運行狀態；2)、無需建造大尺寸風洞、試驗動力要求小，因此設備造價及測試費用低于風洞試驗；3)、可根據要求調節風速，快速檢測在整個設計風速范圍內的性能。?

附圖說明

圖1為水面移動空氣動力學測試平臺結構俯視示意圖。?

圖2為水面移動空氣動力學測試平臺結構側視示意圖。?

圖3為電機和纜繩絞盤結構示意圖。?

圖4為定位卡環與定位圈連接關系示意圖。?

圖1中標號名稱：1、定位卡環；2、定位圈；3、纜繩固定座；4、導軌；5、漂浮平臺；6、纜繩；7、運動測量臺架；8、電動機；9、纜繩絞盤；10、水底水泥樁；11、水下拉索；12、浮圈；13、試驗件一風力機；14、軌道輪；15、水面；16、軸承座；17、轉動軸；19、螺栓+螺帽，20、螺栓孔。?

具體實施方法及實施例?

1、水面移動空氣動力學測試平臺組成?