[發明專利]一種橋梁墩柱繞流阻力測試裝置

在審

• 申請號: 202211066191.2
• 申請日: 2022-09-01
• 公開（公告）號: CN115468734A
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 王鵬濤;尚修堂;武娟娟
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01L5/16;G01L11/00
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 韓曉娟

本發明屬于實驗設備技術領域，涉及一種橋梁墩柱繞流阻力測試裝置，包括：水槽、注水組件、排水組件、兩個滑軌、承重板、承重件、實驗柱體試件、壓力檢測組件；水平往復運動組件，設置在水槽內，與承重板連接，用于帶動承重板沿著兩個滑軌水平往復運動。本發明通過壓力檢測組件連接實驗柱體試件，將柱體所受到的迎流總阻力傳遞到壓力檢測組件，壓力檢測組件將所受作用力以力和力矩的形式計算導出，避免了使用測壓管測力時，管路布設對圓柱周圍水體的影響，以及只能測得單個點位作用力而無法得到圓柱所受作用力合力的問題，能夠得到柱體的整體受力精確數據，降低了測量誤差。

技術領域

本發明屬于實驗設備技術領域，涉及一種橋梁墩柱繞流阻力測試裝置。

背景技術

圓柱繞流屬于流體力學中的經典問題之一，1752年，法國數學家讓·勒朗·達朗貝爾提出物體相對大范圍的靜止或勻速流動的不可壓縮、無黏性流體以恒定速度運動時，它所受到的外力之和為零，被稱為達朗貝爾佯謬。1904年，路德維希·普朗特發現并描述了薄邊界層，提出：即使在非常高的雷諾數下，粘滯力依然會產生薄邊界層，對于流線型物體，這些粘滯力會產生摩擦阻力，對于鈍體，還會額外導致流體分離以及物體背后的低壓尾流，進而造成形狀阻力。1911年馮·卡門發現了圓柱繞流產生的兩列渦街穩定性的理論依據，此后這種渦旋現象被命名為“卡門渦街”，許多學者對此進行了深入研究。

隨著信息時代的到來，計算機技術的迅速發展，對圓柱繞流現象的研究也逐漸轉為以數理方程為基礎的數學模型研究，以物理模型為基礎的圓柱繞流實驗研究多為教學演示性質的模型實驗。

目前，現有的物理模型實驗大都采用多點位測力方式，即在圓柱表面測量多個點位受到的力進而推求圓柱整體所受阻力，但由于測量裝置多采用測壓管方式，測壓管的布置對圓柱表面流態的影響難以避免，且測壓管數據讀取得到壓力數值誤差難以忽略，導致測量誤差較大。

發明內容

本發明目的在于提供一種橋梁墩柱繞流阻力測試裝置，以解決現有的物理模型不能直接測量橋梁墩柱繞流阻力，導致測量誤差較大的技術問題。

為實現上述目的，本發明一種橋梁墩柱繞流阻力測試裝置的具體技術方案如下：

一種橋梁墩柱繞流阻力測試裝置，包括：

水槽，一端設置有注水組件，另一端設置有排水組件；

兩個滑軌，分別縱向水平設置在水槽的兩個側壁上部；

承重板，橫向設置在兩個滑軌上部，下部與兩個滑軌滑動連接；

承重件，設置在承重板上部，下端穿過承重板后位于承重板下部；

實驗柱體試件，豎直設置在承重件下部；

壓力檢測組件，設置在承重件與實驗柱體試件之間，用于檢測實驗柱體試件的整體繞流阻力；

水平往復運動組件，設置在水槽內，與承重板連接，用于帶動承重板沿著兩個滑軌水平往復運動。

本發明的特點還在于：

其中注水組件包括蓄水池，蓄水池設置在水槽的一端，所述蓄水池與水槽通過水管連接，所述水管上設置有水泵。

其中排水組件包括排水池，排水池設置在水槽的另一端，所述排水池與水槽通過排水管連接，排水管上設置有閥門。

其中水平往復運動組件包括第一傳動桿與第二傳動桿，第一傳動桿與第二傳動桿分別橫向水平設置在水槽內部靠近水槽4兩端的位置，第一傳動桿的兩端與第二傳動桿的兩端分別與水槽內壁通過軸承連接，第一傳動桿上套設有兩個第一皮帶輪，第二傳動桿上與兩個第一皮帶輪相對的位置套設有兩個第二皮帶輪，兩個第一皮帶輪分別與對應的第二皮帶輪通過皮帶連接，兩個皮帶位于承重板的下部且與承重板連接，水槽側面靠近第一傳動桿端部的位置設置有電機，電機的輸出端穿過水槽的側壁后與第一傳動桿端部連接。