[實用新型]常規風洞中模擬產生水平切變氣流的快門式機構

有效

• 申請號: 201420648344.9
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN204128775U
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 何旭輝;周佳;鄒云峰;李歡;葉祎
• 申請（專利權）人: 中南大學;高速鐵路建造技術國家工程實驗室
• 主分類號: G01M9/04
• 分類號: G01M9/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及到常規風洞中切變氣流模擬技術領域，具體涉及一種在常規風洞中模擬產生水平切變氣流的快門式機構。

背景技術

切變氣流是指氣流運動速度或方向突然變化的一種氣流現象，可分為水平風的垂直切變、水平風的水平切變以及垂直風切變等3種主要類型。列車主要受到水平切變氣流的影響，這種切變風是導致列車風致傾覆的主要原因之一。例如，2007年發生的南疆列車傾覆事故原因調查結果表明，氣流的突然切變扮演了重要角色；日本近二十多年發生的風致傾覆事故中，1986年的餘部橋事故、1994年的北海道根室線事故、三陸鐵道事故、1998年的筑肥線事故等，均被事故調查委員會認定為切變風引起的列車傾覆事故。隨著高速鐵路的發展，高速列車在切變風作用下的氣動特性引起人們的極大關注。

風洞試驗是研究列車氣動特性的主要有效手段之一，準確模擬來流特性是獲得可靠試驗結果的前提，但常規風洞產生的都是平穩氣流，不能直接產生具有風速、風向突然改變特性的切變氣流。因此，為研究切變風作用下列車的氣動特性，需要研發一種常規風洞中水平切變氣流發生方法。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是，針對常規風洞不能直接產生切變氣流的問題，提供一種常規風洞中模擬產生水平切變氣流的快門式機構，通過在模型上游一定距離處設置能自動升降且帶有開孔的快門式機構，通過該機構的突然升降實現測試模型處氣流的水平切變，該方法可方便的調整氣流切變時速度變化的時長和大小范圍，以準確模擬各種特性的切變氣流。

為實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案是：將快門式機構安裝在模型上游一定距離處，機構高度應大于測試模型的高度；將轉動軸插入快門式機構的轉動軸孔洞和迎風板體的孔洞，安裝固定；通過電機帶動轉動軸繞不同方向轉動，實現快門式機構的升起或降落，其中快門式機構的突然下降可實現測試模型處風速的突然增大，突然升起可實現風速的突然減小，升降速度可控制風速切變時間的長短；快門式機構上均布透風孔，孔洞面積與機構總面積之比為開孔率，通過調節開孔率大小可調節快門式機構下游模型處的風速大小，以控制氣流切變前后速度大小變化幅度。

優先地，快門式機構的升降由一套自動化控制系統控制快門式機構轉軸的轉動實現，自動化控制系統包括直流電源、可編程邏輯控制器、直流繼電器、電源開關盒、微型直流減速電機和轉動軸，通過微型直流減速電機帶動轉動軸繞不同方向轉動，實現機構的升起或降落，并設置不同的雙向搖桿電源開關控制。

優先地，快門式機構的轉軸轉動速度可以通過自動化控制系統進行控制，并能方便地獲得不同的轉速，從而控制快門式機構的升降速度，進而控制氣流切變時速度變化的時長。

優先地，快門式機構上均勻布設一些孔洞，可以通過調整通孔洞的數量及大小以改變開孔率的大小，從而控制快門式機構升起或降落前模型處的風速大小，實現不同大小風速之間的切變。

為實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案是：一種常規風洞中模擬產生水平切變氣流的快門式機構，包括固接在地面的固定支架以及沿豎向安裝在固定支架上并用于將水平氣流轉變為水平切變氣流的迎風板體，迎風板體設于高速鐵路橋梁的迎風面，迎風板體上開設有多個用于透風的透風孔，迎風板體的板側設置有用于驅使迎風板體沿豎向移動并控制迎風板體移動速度的驅動機構。

優選地，驅動機構包括可轉動地連接在迎風板體板側的轉動軸、設于轉動軸兩端并用于引導轉動軸移動方向的固定槽以及用于驅動轉動軸在固定槽內旋轉移動的動力源；固定槽沿豎向固接在固定支架上，轉動軸沿垂直于固定槽的方向布置，轉動軸兩端分別可滾動地卡固在轉動軸兩端的固定槽內。

優選地，驅動機構包括設置于迎風板體板側的氣缸，氣缸的輸出方向沿迎風板體的移動方向布置；迎風板體嵌固在導向槽內，導向槽沿迎風板體的移動方向布置。

優選地，透風孔上設置有用于調節開孔尺寸的開孔調節機構。

優選地，開孔調節機構采用與迎風板體表面的透風孔相匹配的孔板，通過調節孔板與迎風板體的相對位置關系使迎風板體的透風孔與孔板上的孔錯位從而調節透風孔的孔徑大小。

優選地，開孔調節機構采用孔塞，通過調節孔塞與透風孔的相對距離調節透風孔的孔徑大小。