CN104634446B - 风振涡放频率试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供风振涡放频率试验装置，包括风振试验管道、电机、风扇、试件固定基座，风振试验管道前端为长方体，风振试验管道尾端为圆筒体，长方体与圆筒体之间圆滑过渡，长方体的端部开口，圆筒体的端面设置可调节的百叶窗，电机设置在圆筒体后侧，风扇设置在圆筒体内部，电机与风扇之间通过传动轴相连，长方体底部设置滑移拉门，试件固定基座设置在长方体下方，并位于滑移拉门处，试件固定基座上固定直杆，直杆顶端通过键槽安装转轴，转轴连接用于固定试件的试件固定板，试件固定板上设置压力计和加速度计，长方体的内壁上设置风速测量仪。本发明有效模拟实际条件下风激振动情况，最大程度实现涡放频率的测量。

Description

风振涡放频率试验装置

技术领域

本发明涉及的是一种试验装置，具体地说是风振涡放频率试验装置。

背景技术

当空气以一定速率与构件接触时，空气前缘受构件阻碍产生高压区，高压区将沿构件两侧向下延伸，到达截面宽度最大处分离，空气分离后沿结构表面发生回流现象。回流使原空气边界层脱离构件表面，形成向下游延伸的自由剪切层和夹在两个剪切层之间的尾流区。由于剪切层与外围自由流区接触，速度会大于内部尾流区，空气将先产生若干具有一定周期性的漩涡而后分散。当漩涡脱离构件时，它对构件产生的升力相应减小，直至消失，而对侧继续产生下一个漩涡，并生成与刚才升力方向相反的力，每对漩涡构成一组垂直于来流方向的周期力，周而复始作用于构件上，引发构件的振动，这种振动称为风激振动，此时漩涡引起的振动频率称为风振涡放频率。

当风激振动涡放频率与构件固有频率接近甚至相同时，将使构件发生共振现象，引起构件的剧烈振动，对构件产生破坏甚至影响整体结构的正常工作。因此，得到构件在某一工作条件下的风振涡放频率就很重要，在设计阶段就使构件的固有频率尽可能远离其风振涡放频率。然而当构件尺寸较大或实验条件难以满足时，采取模拟实际情况下的风振试验就会存在高成本、浪费资源等缺点，这时采取低成本的缩尺比风洞风振试验就显得很重要，不仅能降低成本，而且还有试验装置操作简单、方便等特点。

发明内容

本发明的目的在于提供适用于板型构件风振涡放频率测量的风振涡放频率试验装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明风振涡放频率试验装置，其特征是：包括风振试验管道、电机、风扇、试件固定基座，风振试验管道前端为长方体，风振试验管道尾端为圆筒体，长方体与圆筒体之间圆滑过渡，长方体的端部开口，圆筒体的端面设置可调节的百叶窗，电机设置在圆筒体后侧，风扇设置在圆筒体内部，电机与风扇之间通过传动轴相连，长方体底部设置滑移拉门，试件固定基座设置在长方体下方，并位于滑移拉门处，试件固定基座上固定直杆，直杆顶端穿过滑移拉门位于长方体里并通过键槽安装转轴，转轴连接用于固定试件的试件固定板，试件固定板上设置压力计和加速度计，长方体的内壁上设置风速测量仪。

本发明的优势在于：本发明通过改变百叶窗的开闭程度控制管道内的进风量从而控制管道风速，有效模拟实际条件下风激振动情况；利用基座转角的改变测量不同迎风角度下构件的风振涡放频率，最大程度实现涡放频率的测量。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的左视图；

图3为本发明的俯视图；

图4为试件固定基座主视图；

图5为试件固定基座局部放大图；

图6为本发明的轴测图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～6，本发明的风振涡放频率简易试验装置由风振试验管道、百叶窗2、电机1、风扇3、风速测速仪4、试件固定基座5、滑移拉门6、压力计、加速度计构成，如图6所示。电机1置于管道尾部后方，风扇3通过轴系与电机1相连且置于管道尾部内，扇叶半径为0.4m，详见图1。管道尾部为筒状结构，半径R＝0.5m，长为L＝0.4m；向前逐步过渡为边长为a＝0.6m的方形管道，过渡距离d＝0.2m，方形管道长度为D＝1m，上方布置有风速测速仪4，下方设置有尺寸为a×b＝0.3m×0.2m的滑移拉门6，方便放置试件固定基座5。管壁厚度统一采用h＝0.01m的透明有机玻璃，方便观察管道内构件振动情况，详见图6。

(1)试件固定基座

试件固定基座设置成可转动的形式，以满足不同角度风振试验的要求。基座底部设置有20Kg的重力块，保证构件振动时基座的稳定性，基座底部与上部构件固定处采用方钢连接，方钢边长l＝0.04m，构件固定处转角半径为0.03m，试件固定板为边长a＝0.1m的方板，方板设置有固定螺丝，并且配有压力计、加速度计，用于测量构件风振时的压力及加速度，进而求出构件的风振涡放频率f′_s。

(2)风速测速仪

由前述可知方形管道的具体尺寸(a＝0.6m)，由雷诺数公式Re＝VL/μ，L为水力半径，风速测速仪可测得方管内风速，利用公式算得雷诺数。为保证试验与实际情况相符合，应使两者的雷诺数(Re)相等来确保试验与实际流场情况相同，由公式可以得到构件实际的涡放频率

本发明的目的是通过如下技术方案实施的：

(1)风振试验管道

风振试验管道采用形式：管道尾部为大半径的圆筒形式，向前逐步过渡为方形管道的形式，方形管道上方布置有风速测速仪，下方设有滑移拉门，这有利于仪器及测量设备的布置。

(2)百叶窗

管道尾部设置有百叶窗，通过调节百叶窗的开闭角度来控制管道的进风量从而控制管道内风速，满足试验条件。电机布置于管道外部，风扇置于管道尾部内，通过轴系与电机相连接。

(3)试件固定基座

试件固定处通过直杆与基座相连接，转轴通过键槽与直杆相连接，通过调节转轴可以改变试件受风扰动的角度，从而测得不同角度下构件风振涡放频率。同时试件固定处设置有压力计、加速度计，可以测得构件振动的速度与加速度等。

风振试验管道尾部为圆筒形，尾部设有可调节百叶窗，管道向前过渡到方形，底部设有滑移拉门，管道前端开口；电机置于管道尾部外面，风扇置于管道尾部内，通过传动轴与电机相连；管道方形部分布置有风速测量仪；试件固定基座布置于滑移拉门处，基座上布置有压力计、加速度计，基座固定构件处可以调节角度。

电机带动风扇转动产生风，风在管道中向前传播，风速测速仪可测得管道内风速值，进而可算出管道内流体雷诺数。可以通过调节百叶窗控制管道内进风量从而控制管道内风速的大小，进而改变流场雷诺数，以保证试验与实际情况雷诺数相同，真实再现实际流场情况。

管道前部设计成方形有利于布置仪器，底部设有滑移拉门便于放置试件，可调节基座可实现不同角度板的风振涡放频率的测量。

通过调节百叶窗开关程度控制管道内风速，利用风速测速仪测得管道内风速值V'，实现试验与实际情况的雷诺数Re相一致，从而实现试验与实际流场相同，利用压力计、加速度计测得构件的风振涡放频率f′_s，由公式St＝f_sL/V＝f′_sL′/V′可以得到构件实际的涡放频率达到以较小的试验件测量大型构件的风振涡放频率，通过可调节基座可以实现不同角度时构件的风振涡放频率测量。

Claims (1)

1.风振涡放频率试验装置，其特征是：包括风振试验管道、电机、风扇、试件固定基座，风振试验管道前端为长方体，风振试验管道尾端为圆筒体，长方体与圆筒体之间圆滑过渡，长方体的端部开口，圆筒体的尾部端面设置可调节的百叶窗，电机设置在圆筒体后侧，风扇设置在圆筒体内部，电机与风扇之间通过传动轴相连，长方体底部设置滑移拉门，试件固定基座设置在长方体下方，并位于滑移拉门处，试件固定基座上固定直杆，直杆顶端穿过滑移拉门位于长方体里并通过键槽安装转轴，转轴连接用于固定试件的试件固定板，试件固定板上设置压力计和加速度计，长方体的内壁上设置风速测量仪；

电机带动风扇转动产生风，风速测量仪测得管道内风速，进而确定管道内流体雷诺数，通过调节百叶窗控制管道内风速大小，进而改变流场雷诺数，以保证试验与实际情况的雷诺数相同；

通过改变基座和试件固定板转角的方式，测量不同迎风角度下构件的风振涡放频率，最大限度的实现风振涡放频率的测量。