[實(shí)用新型]一種用于低速風(fēng)洞柔性物測(cè)力的試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420372386.4
• 申請(qǐng)日: 2014-07-08
• 公開（公告）號(hào): CN204043884U
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫傳寶;張?chǎng)?/a>;耿子海;倪章松;宋道軍;張鵬;周曉飛;劉江濤;孫福振;汪軍;李東;姜裕標(biāo);李進(jìn)學(xué);馬國輝;孫海生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心低速空氣動(dòng)力研究所
• 主分類號(hào): G01M9/06
• 分類號(hào): G01M9/06
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 詹永斌

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及風(fēng)洞測(cè)力試驗(yàn)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于低速風(fēng)洞柔性物測(cè)力的試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

柔性物在空氣中隨風(fēng)飄動(dòng)是最常見的自然現(xiàn)象之一，也是一個(gè)典型的流固耦合問題。類似的流固耦合現(xiàn)象在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中隨處可見。例如，造紙和印刷業(yè)中高速運(yùn)動(dòng)的紙張或薄膜不穩(wěn)定后會(huì)撕破，口腔軟腭與呼吸氣流作用會(huì)引起人體打鼾，飛機(jī)空中加油管的穩(wěn)定性影響輸油的成敗，甚至自然界中魚類的游動(dòng)、鳥類的飛行都是柔性體與流體耦合運(yùn)動(dòng)的例子。這樣一類典型的流固耦合問題由于其固有的非線性特征，近年來引起國內(nèi)外學(xué)者的廣泛研究興趣。

測(cè)量柔性物在氣流中失穩(wěn)擺動(dòng)時(shí)的受力有以下難點(diǎn)：柔性物的受力是動(dòng)態(tài)變化的，對(duì)測(cè)力元件的動(dòng)態(tài)頻響有一定要求；柔性物受力量級(jí)較小（一般為幾十到幾百克），對(duì)測(cè)力元件的靈敏度有較高要求；柔性物模型自身會(huì)發(fā)生擺動(dòng)，因此模型支撐機(jī)構(gòu)既要避免共振又要盡量減小對(duì)流場(chǎng)的干擾也是一個(gè)難題。

針對(duì)低速風(fēng)洞中常規(guī)試驗(yàn)裝置無法實(shí)現(xiàn)對(duì)柔性板等柔性物測(cè)力的難題，設(shè)計(jì)了一套用于低速風(fēng)洞柔性物測(cè)力的試驗(yàn)裝置。該裝置通過高速數(shù)字?jǐn)z影儀和自行編制的圖像處理軟件測(cè)量柔性板的振動(dòng)頻率、振幅和振型，通過小型天平測(cè)量柔性板的受力狀況，該裝置為深入研究柔性板在均勻氣流中的流固耦合現(xiàn)象提供了一種手段。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種試驗(yàn)裝置，使得該裝置能在低速風(fēng)洞中對(duì)柔性物的擺動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量，并進(jìn)行分析。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：用于低速風(fēng)洞柔性物測(cè)力的試驗(yàn)裝置，包括支撐架、兩臺(tái)應(yīng)變天平和兩根支桿，所述支撐架由底座、框架和滑軌組成，所述底座上設(shè)置有一個(gè)滑軌A，所述框架上與滑軌A的90⁰交叉方向上設(shè)置有滑軌B；所述兩臺(tái)天平分別安裝在滑軌A與滑軌B的滑道內(nèi)；所述天平上分別連接一根支桿，所述支桿的一端設(shè)置有柔性物。

在上述技術(shù)方案中，所述支桿采用整體加工而成，支桿型面為流線型，支桿的一端為固定端，支桿的另一端為夾持端，所述夾持端設(shè)置有柔性物。

在上述技術(shù)方案中，所述支桿固定端為圓柱形，夾持端的截面為翼型，中間為圓柱到翼型的漸進(jìn)過渡段。

在上述技術(shù)方案中，所述夾持端沿對(duì)稱面設(shè)置有用于夾持安裝的狹縫。

在上述技術(shù)方案中，所述天平與支桿之間通過法蘭連接。

在上述技術(shù)方案中，所述天平在滑軌內(nèi)無極滑動(dòng)，且能在滑軌內(nèi)任意位置固定。

一種低速風(fēng)洞柔性物的測(cè)力方法，風(fēng)洞氣流施加在支桿夾持端柔性物上氣動(dòng)力通過支桿作用到天平上，天平受力導(dǎo)致輸出電壓信號(hào)變化，數(shù)據(jù)采集裝置對(duì)天平電壓信號(hào)進(jìn)行采集與處理，得到柔性物的氣動(dòng)載荷信息。

在上述方法中，在測(cè)力的同時(shí)利用高速攝影系統(tǒng)對(duì)柔性物的擺動(dòng)過程進(jìn)行拍攝，得到一系列柔性物擺動(dòng)隨時(shí)間演化的照片，沿柔性物某位置截取寬度為一像素的窄條圖像，將這些窄條圖像按時(shí)間序列組合成一幅圖像，就得到柔性物在該位置的位移-時(shí)間演化圖片，進(jìn)行處理后可以得到圖片各位置位移隨時(shí)間的變化曲線，對(duì)該曲線進(jìn)一步分析可以得到柔性物擺動(dòng)的頻率和振幅信息。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是：利用該試驗(yàn)裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)及多個(gè)柔性物體相互作用下的動(dòng)態(tài)測(cè)力，測(cè)力時(shí)利用高速攝影系統(tǒng)還可以同步對(duì)柔性物的擺動(dòng)過程進(jìn)行拍攝，進(jìn)而可以得到柔性物的振幅、振動(dòng)頻率、振型等信息。

附圖說明

本實(shí)用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本實(shí)用新型的應(yīng)用實(shí)例圖；

圖2是天平與支桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是天平的側(cè)向力（升力）曲線；

圖4是天平的法向力（阻力）曲線；

圖5是天平的滾轉(zhuǎn)力矩曲線；

其中：1是風(fēng)洞，2是支撐架，3是激光光源，4是支桿，5是天平，6是高速攝影儀，7是天平底座。?

具體實(shí)施方式