[發明專利]可同步測風壓、水壓、流場分布的風-水流耦合振動試驗裝置

有效

• 申請號: 201811345541.2
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109115451B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 陳增順;狄謹;黃海林;傅先枝
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01M9/04
• 分類號: G01M9/04;G01M10/00
• 代理公司: 重慶樂泰知識產權代理事務所(普通合伙) 50221
• 代理人: 譚科學

本發明公開了一種可同步測風壓、水壓、流場分布的風?水流耦合振動試驗裝置，應用在風洞試驗裝置領域，包括建筑模型、安裝座、基板、形變桿、應變片和粒子圖像測試儀，基板水平固定設置于試驗區域內，且基板上表面為風力試驗側，下表面為水流試驗側，上下兩側相對隔絕，粒子圖像測試儀對準水流試驗側。建筑模型的左右兩側設有壓力傳感器。本發明能同步進行氣彈試驗中風壓、水壓的測量，以及在考慮到流固耦合影響下測量出各流體作用于結構的壓力大小，并且，結合不同的流場分布情況，對水上或海上建筑結構的運營情況進行真實的模擬，為水上、海上建筑運營穩定性研究提供理論依據及基礎。

技術領域

本發明屬于風洞試驗裝置領域，具體涉及一種可同步測風壓、水壓、流場分布的風-水流耦合振動試驗裝置。

背景技術

在設計水上建筑或海上建筑時，如水上橋梁或海上鉆井平臺時，需考慮水面以上的氣流和水面以下的水流沖擊建筑時產生的振動效應，以及不同流場分布下對建筑結構的影響，即是需將風壓、水壓和流場分布作為建筑實際運營時穩定性判定的重要指標。

已有的研究風致效應下的氣彈試驗裝置功能都較為單一，如將氣彈試驗和測壓試驗分開進行，其無法對模型在風致作用下的振動進行模擬，其測到的作用于結構的壓力未包含結構振動的影響(流固耦合的影響)，因此測量結果無法全面反應模型振動對風荷載的影響。

并且，目前還沒有一種有效的可將風-水流耦合作用下研究氣彈試驗的裝置，而水上或海上建筑的真實運營情況，則就是風-水流的耦合作用后對其穩定性產生影響的過程。此外，水下流場的分布也是影響建筑結構振動過程及穩定性的關鍵因素，也因將其一并納入研究范圍。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種可同步測風壓、水壓、流場分布的風-水流耦合振動試驗裝置，能同步進行氣彈試驗中風壓、水壓的測量，以及在考慮到流固耦合影響下測量出各流體作用于結構的壓力大小，并且，結合不同的流場分布情況，對水上或海上建筑結構的運營情況進行真實的模擬，為水上、海上建筑運營穩定性研究提供理論依據及基礎。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種可同步測風壓、水壓、流場分布的風-水流耦合振動試驗裝置，包括建筑模型、安裝座、基板、形變桿和應變片；所述基板水平固定設置于試驗區域內，且基板上表面為風力試驗側，下表面為水流試驗側，上下兩側相對隔絕，基板中央垂直開設有安裝孔；所述安裝孔在水平方向上的左右兩側呈圓弧形；所述安裝座通過一根轉軸可轉動設置于基板的安裝孔內，且其水平方向上的左右兩側呈與安裝孔型面相契合匹配的圓弧形；所述轉軸平行試驗風向/水流流向設置，且其軸心與位于基板水平方向上的中軸線M垂直；所述安裝座及安裝孔左右兩側的圓弧形的圓心均在轉軸的軸心處；所述建筑模型有完全相同的兩個，分別連接設置于安裝座的上下側并關于中軸線M對稱，其中位于水流試驗側的建筑模型完全被試驗水體淹沒；每個建筑模型在垂直試驗風向/水流流向的左右兩側設有壓力傳感器，且設置在兩個建筑模型上的壓力傳感器關于中軸線M對稱；所述形變桿有兩根，連接于基板上表面，并沿垂直方向對稱位于上側建筑模型左右兩端；每根形變桿均通過一根彈簧分別與建筑模型的左/右表面連接；所述應變片有兩片分別鑲嵌于兩根形變桿左右方向的相對外側，且均位于彈簧下方；還包括柔性袋；所述柔性袋呈冗狀連接于上側建筑模型與基板上表面之間，以及下側建筑模型與基板下表面之間，將安裝座與安裝孔相契合匹配的圓弧形面之間的間隙完全覆蓋；還包括粒子圖像測試儀；所述粒子圖像測試儀設置在水流試驗側外側并指向下側的建筑模型；所述水流試驗側內的試驗水體內含有示蹤粒子。

優選的，所述水流試驗側底部鋪設有一層海泥/河泥模擬層；位于水流試驗側的建筑模型底部部分被海泥/河泥模擬層淹沒。

優選的，所述壓力傳感器在每一個建筑模型高度方向上均布設有多個。

優選的，所述安裝座與安裝孔相契合匹配的圓弧形面之間的距離為1～3mm。

優選的，所述柔性袋為塑膠袋。