[實(shí)用新型]一種用于樁柱繞流試驗(yàn)的作用力測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220231470.5
• 申請(qǐng)日: 2012-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN202614453U
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵衛(wèi)云;姜利杰;王嘉偉;章園
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01L15/00
• 分類號(hào): G01L15/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 陳昱彤

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種用于突出液面的樁柱繞流試驗(yàn)的作用力測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

當(dāng)液流如水流正交地繞過突出液面的各種閘墩和樁柱等物體時(shí)，物體將受到沿流動(dòng)方向的繞流阻力和垂直于流動(dòng)方向的橫向升力作用。當(dāng)樁柱傾斜時(shí)或液流與樁柱斜交時(shí)，作用在樁柱上的作用力表現(xiàn)為：沿流動(dòng)方向的作用力、垂直于樁柱軸向與來(lái)流方向的橫向力與沿樁柱軸向的作用力。據(jù)此可分解為樁柱繞流作用力：沿流動(dòng)方向且垂直于樁柱的繞流阻力、垂直于來(lái)流方向和樁柱軸向的橫向升力以及沿樁柱軸向的力。由于樁柱繞流特性復(fù)雜，目前還很難從理論上直接計(jì)算求解。樁柱繞流的研究大多仍借助于數(shù)值模擬和物理模型試驗(yàn)，其中斜置樁柱或液流與樁柱斜交時(shí)樁柱受到的繞流阻力、升力與軸向力的精確測(cè)量，對(duì)于突出液面的樁柱繞流物理模型試驗(yàn)研究尤為重要。

在測(cè)量突出液面的樁柱繞流作用力時(shí)，需要保證測(cè)量裝置不能干擾流體流動(dòng)。目前已有的突出液面的豎直樁柱繞流試驗(yàn)的作用力測(cè)量裝置主要有三種：第一種是將樁柱頂端與浮體相連，利用浮體的浮力使樁柱與渠底留有小間隙，并在樁柱上安裝一傳力剛架，將繞流作用力傳遞給測(cè)力設(shè)備，由測(cè)力設(shè)備測(cè)出該力的大小。該裝置中的浮體在非均勻流和非恒定流條件下易出現(xiàn)波動(dòng)，對(duì)試驗(yàn)條件要求較苛刻，且只能測(cè)得豎直樁柱水平方向上的繞流阻力，而無(wú)法測(cè)得斜交流體作用在樁柱上的豎直方向上的作用力及非恒定流體流動(dòng)的繞流作用力。第二種是在渠底留有一段槽溝，將樁柱安裝構(gòu)件置于槽溝中，樁柱安裝面板與槽底齊平，將樁柱安裝在面板上，液流對(duì)樁柱的沖擊作用力通過液面以上的傳力剛架構(gòu)件傳遞給置于整個(gè)構(gòu)架前面或后面的測(cè)力設(shè)備。該裝置需要槽底預(yù)留槽溝，面板運(yùn)行時(shí)槽底存在摩擦阻力，且摩擦力的大小隨不同流量和水深的變化而變化，摩擦力的影響難以量化。該裝置同樣無(wú)法測(cè)量樁柱受到的豎直方向上的作用力及非恒定流體流動(dòng)的繞流作用力。第三種是在待測(cè)樁柱迎流側(cè)和背流側(cè)對(duì)稱地各安裝一個(gè)壓力傳感器，以測(cè)量豎直樁柱受到的沿流動(dòng)方向的繞流阻力，在豎直樁柱頂端安裝一個(gè)拉壓傳感器，以測(cè)量液流流向平面內(nèi)斜交流體作用在樁柱上的豎直方向上的作用力。傳感器測(cè)得的作用力信號(hào)經(jīng)放大器放大后輸入記錄儀，通過記錄儀可以得到樁柱受到的液流流向平面內(nèi)水平和豎直方向上液流作用力的動(dòng)態(tài)變化過程。這個(gè)裝置可用于測(cè)量突出液面的豎直樁柱在水平來(lái)流或與樁柱斜向相交的液流及非恒定液流的繞流作用力。而且，上述三種測(cè)量裝置均不能用于斜置樁柱在水平或斜向來(lái)流下樁柱繞流阻力與樁柱軸向作用力的測(cè)量。

然而，對(duì)于溢流壩壩面設(shè)置分流墩時(shí)水流對(duì)分流墩的作用、斜坡河渠中水流對(duì)水工建筑物的作用及城市積水斜坡和臺(tái)階上的柱體或行人受到的作用力等問題，柱體（或其它被繞流物體）并非豎直而是處于斜置狀態(tài)，且在上述情況下，液流往往是非恒定流，目前已有的測(cè)量裝置針對(duì)斜置柱體（或其它被繞流物體）在水平或斜向來(lái)流下的液流繞流的試驗(yàn)的作用力測(cè)量受到了限制。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于樁柱繞流試驗(yàn)的作用力測(cè)量裝置，該裝置可用于對(duì)豎直或斜置的、突出液面的樁柱，在水平或斜向來(lái)流下，測(cè)量樁柱繞流阻力與沿樁柱軸向的作用力。