[發明專利]風洞流場顯示試驗模型旋轉支架

有效

• 申請號: 201210016917.1
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN102539109A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 董欣;葉繼紅
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01M9/04
• 分類號: G01M9/04
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

風洞流場顯示試驗中，通常需要拍攝多種風向角下建筑結構縮尺模型表面的流線和速度場分布，因而在試驗中需多次旋轉模型，以模擬不同風向角。本發明為一種方便調整模型角度的風洞流場顯示試驗模型旋轉支架，有效提高了角度調節的效率和精度。

背景技術

流場顯示技術是流體力學試驗的一個重要組成部分，其中粒子圖像測速（Particle?Image?Velocimetry,?abbr.?PIV）是在傳統流場顯示技術的基礎上，利用光學技術及圖像分析技術的研究成果而迅速成長起來的新型流場測試手段。PIV技術的重要特點就是突破了空間單點測量技術的局限性，可在同一時刻記錄下整個測量平面內的信息，進而獲得平面速度場、渦量場和雷諾應力分布等。隨著PIV技術的發展，國外大部分研究人員已將PIV方法直接應用于建筑結構縮尺模型的風洞試驗中，以觀察結構表面的旋渦、繞流現象。PIV的基本原理如下：在流場中播撒合適的示蹤粒子，然后脈沖激光器發出的激光片光源會連續兩次照亮被測流場，通過圖像采集系統，分別記錄下t₁、t₂時刻的流場粒子圖像（其時間間隔⊿t精確可調），經過數字圖像處理，求出⊿t內粒子的位移，進而獲得示蹤粒子速度場，進一步處理分析就可得到整個流場的速度場、渦量場、流線等流場信息。

風洞流場顯示試驗在風洞中的布置如圖1所示，其中模型32一般置于風洞斷面31中心處，脈沖激光器33置于風洞頂部。由于風洞側壁底部是固體不透明材質且風洞地板對測試流場的影響較大，這就導致CCD相機34無法直接擱置在地面上，而是應該抬高拍攝，因而試驗中需設置支架35將模型也相應地架高固定，使模型高度基本與CCD相機34高度一致，以便CCD相機34能夠有效捕捉模型上方的流場信息。

實際風洞試驗中的建筑結構模型通常具有不對稱性，并且試驗工況設計中多數需考慮不同風向，加之目前PIV試驗所使用的脈沖激光器具有固定性和不易調整性，傳統做法是試驗人員進入風洞，通過多次搬動支架與模型以達到所要求的風攻角。然而，由于模型支架的笨重和調整參照性不強，尤其是在設定了多種試驗風攻角的情況下，這種傳統做法使得模型風攻角的調整精度難以得到保證。此外，PIV試驗中播撒的示蹤粒子系通過煙霧產生，該煙霧具有一定的毒性，長時間曝露在該示蹤粒子環境中對人體傷害較大。試驗中既要有足夠的時間進行模型角度的調整并達到精度要求，又要避免長時間曝露在煙霧環境中，這就對風洞流場顯示試驗提出了精度和效率并行的要求。

發明內容

本發明提供一種用于建筑結構風洞流場顯示試驗的風洞流場顯示試驗模型旋轉支架。本發明可以快速、連續地調整風洞試驗中模型與來流的相對夾角；并且可以準確地調整支架水平平整度，以便平穩地安放試驗模型。

本發明采用如下技術方案：

一種風洞流場顯示試驗模型旋轉支架，包括：相互平行的底板與頂板，在底板與頂板設有支撐桁架，在頂板上設有中心圓孔，在中心圓孔的圓周上設有凸緣，在凸緣上套設有旋轉板，在旋轉板上設有刻度指針和若干模型固定螺栓，在頂板上設有與刻度指針配合使用的刻度線，在頂板上設有限位扣，且限位扣一端與頂板固定連接，另一端位于旋轉板邊緣頂面上方，在限位扣上螺紋連接有限位固定螺栓。

本發明進一步采用以下技術措施：

在底板上設有第一水平儀和第二水平儀以及高度調節螺栓，所述的第一水平儀和第二水平儀正交布置，所述高度調節螺栓與底板螺紋連接且高度調節螺栓的頭部穿過底板，在高度調節螺栓的頭部設有球頭，高度調節螺栓通過球頭旋轉連接有橡膠墊。

有益效果：

實際風洞試驗中的建筑結構模型通常具有不對稱性，并且試驗工況設計中多數需考慮不同風向，加之目前PIV試驗所使用的脈沖激光器具有固定性和不易調整性，傳統做法是試驗人員進入風洞，通過多次搬動支架與模型以達到所要求的風攻角。然而，由于模型支架的笨重和調整參照性不強，尤其是在設定了多種試驗風攻角的情況下，這種傳統做法使得模型風攻角的調整精度難以得到保證。此外，PIV試驗中播撒的示蹤粒子系通過煙霧產生，該煙霧具有一定的毒性，長時間曝露在該示蹤粒子環境中對人體傷害較大。試驗中既要有足夠的時間進行模型角度的調整并達到精度要求，又要避免長時間曝露在煙霧環境中，這就對風洞流場顯示試驗提出了精度和效率并行的要求。