[發明專利]一種用于混凝土吸熱塔風洞試驗的氣彈模型

在審

• 申請號: 201911047364.4
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110926754A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 吳迎強;李壽英;邢國雷;劉敏;王勇奉;陳政清
• 申請（專利權）人: 國核電力規劃設計研究院有限公司;湖南大學
• 主分類號: G01M9/02
• 分類號: G01M9/02
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 張立剛

本發明公開了一種用于混凝土吸熱塔風洞試驗的氣彈模型，包括用于在試驗時固定氣彈模型的底板，所述底板上豎直設有芯梁，所述芯梁由下至上設有若干個圓盤，所述芯梁外圍由下至上還設有若干個外衣，所述外衣套在圓盤外壁且與圓盤可拆卸連接，在相鄰的兩個外衣之間留有間隔縫，所述間隔縫上覆蓋有粘貼在相鄰兩個外衣上的膠帶。本發明通過芯梁模擬混凝土吸熱塔結構的彎曲剛度，并根據實際結構的質量分布沿高度對圓盤及外衣進行配重，確保了氣彈模型剛度和質量的精確分布，可模擬至少前三階模態，模型內部連接點少，初始的結構阻尼比低，并可通過在相鄰外衣之間粘貼不同類型膠帶來精確調節模型結構阻尼比，解決了傳統氣彈模型的缺點。

技術領域

本發明涉及結構試驗領域，具體涉及一種用于混凝土吸熱塔風洞試驗的氣彈模型。

背景技術

近年來，我國大氣環境污染嚴重，煤炭燃燒被認為是產生大氣污染的重要原因。因此，急需發展新型清潔能源來降低煤電的比例。太陽能是一種典型的清潔能源，但傳統太陽能發電主要為光電式，能量直接從光能轉化為電能，發電輸出不穩定，并入現有電網的代價較高。為此，世界各國開始大力發展集中的光熱式電站，能量先從光能轉化為熱能，再轉化為電能，發電輸出穩定，與常規煤電電站并入電網的方式相同。目前，光熱電站主要塔式、槽式和菲涅爾式三種，其中位于塔式光熱電站中央的吸熱塔常采用混凝土結構，其高寬比大、頻率低，對風荷載非常敏感，需進行詳細的氣彈模型風洞試驗對其進行研究。

傳統的懸臂結構(如高層建筑、煙囪等)風洞試驗氣彈模型的剛度調節常采用底部的水平彈簧實現，而結構模型本身為剛性模型，結構阻尼通過底部的阻尼板伸入油箱的長度來調節。這類模型有以下缺點：(1)只能模擬結構的一階模態；(2)難以方便調節模型的結構阻尼比。由于光熱電站吸熱塔的高寬比大，頻率低，風荷載作用下高階模態對結構響應有重要貢獻，不能僅考慮一階模態響應。另外，該類結構的渦激共振風速一般會遠低于設計風速，渦振響應對阻尼比非常敏感，因此，在氣彈模型上需能夠方便、精確地調節阻尼比，以便研究阻尼比對結構響應的影響。

發明內容

本發明目的在于：為了克服傳統懸臂結構風洞試驗氣彈模型所存在的缺陷，提供一種用于混凝土吸熱塔風洞試驗的氣彈模型，該氣彈模型可精確模擬吸熱塔的至少前三階模態，并方便精確調節模型阻尼比。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種用于混凝土吸熱塔風洞試驗的氣彈模型，包括用于在試驗時固定氣彈模型的底板，所述底板上豎直設有芯梁，所述芯梁由下至上設有若干個圓盤，所述芯梁外圍由下至上還設有若干個外衣，所述外衣套在圓盤外壁且與圓盤可拆卸連接，在相鄰的兩個外衣之間留有間隔縫，所述間隔縫上覆蓋有粘貼在相鄰兩個外衣上的膠帶。

本發明通過設置底板用于與風洞底板或是天平頂部連接，外衣用于模擬結構外形，圓盤用于連接芯梁和外衣，芯梁模擬混凝土吸熱塔結構的彎曲剛度，并根據實際結構的質量分布沿高度對圓盤及外衣進行配重，確保了氣彈模型剛度和質量的精確分布，可模擬至少前三階模態，模型內部連接點少，初始的結構阻尼比低，并可通過在相鄰外衣之間粘貼不同類型膠帶來精確調節模型結構阻尼比，解決了傳統氣彈模型的缺點。

作為本發明的優選方案，所述底板、芯梁和圓盤為一體成型，可以減少模型內部連接點，從而確保模型的低阻尼比。

作為本發明的優選方案，所述芯梁的截面大小隨高度變化，以反映實際結構剛度隨高度的變化。

作為本發明的優選方案，所述圓盤的厚度隨模型配重量而變化，從而可根據結構實際質量情況對模型質量分布進行調節。

作為本發明的優選方案，所述外衣的厚度隨模型配重量而變化，既可以模擬結構外形，又可根據結構實際質量情況對模型質量分布進行調節。

作為本發明的優選方案，所述外衣采用實心材料一次機加工成型，便于控制各段外衣隨混凝土吸熱塔外徑隨高度的變化情況。