CN107132021A - 用于产生单一频率全相关脉动风场的正弦突风发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于产生单一频率全相关脉动风场的正弦突风发生装置，包括多片结构相同的转动翼板和传动拉杆；转动翼板之间相互平行，垂直于风洞壁面并与其铰接；转动翼板均连接传动拉杆一端，传动拉杆另一端延伸出风洞底面，并与传动滑块组连接；传动滑块组连接电机；转动翼板迎风一边为半圆弧形结构，背风一边为从迎风侧到背风侧厚度逐渐变小的流线型结构；本发明可产生单一频率全相关脉动风场，并且风场的频率、积分尺度可进行调节，结构简单、使用方便。

Description

用于产生单一频率全相关脉动风场的正弦突风发生装置

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域和防灾工程领域，具体涉及到一种用于产生单一频率全相关脉动风场的正弦突风发生装置。

背景技术

湍流边界层的风动模拟技术一直是风工程风动试验研究的一个重要难题；在对桥梁风工程的精细化研究中，单一频率的全相关脉动风场能够有效排除三维气动效应的干扰，对桥梁抗风精细化分析有着推断作用；但是现在还没有能够产生单一频率全相关脉动风场的正弦突风发生装置。

发明内容

本发明提供一种用于实现单一频率脉动风场模拟，并增强湍流能量与积分尺度的用于产生单一频率全相关脉动风场的正弦突风发生装置。

本发明采用的技术方案是：一种用于产生单一频率全相关脉动风场的正弦突风发生装置，包括多片结构相同的转动翼板和传动拉杆；转动翼板之间相互平行，垂直于风洞壁面并与与其铰接；转动翼板均连接传动拉杆一端，传动拉杆另一端延伸出风洞底面，并与传动滑块组连接；传动滑块组连接电机；转动翼板迎风一边为半圆弧形结构，背风一边为从迎风侧到背风侧厚度逐渐变小的流线型结构。

进一步的，所述转动翼板通过设置在风洞壁面上的固定支架与风洞壁面铰接。

进一步的，所述传动滑块组包括滑块支架、与传动拉杆连接的垫块和与电机连接的联轴器。

进一步的，还包括底座，传动滑块组和电机设置在底座上。

进一步的，所述转动翼板设置有5片，转动角度为0-±30°。

进一步的，所述转动翼板之间间距为33cm，转动翼板宽度为35cm。

本发明的有益效果是：

(1)本发明产生的风场为单一频率全相关脉动风场，增强垂直方向的湍流能量与脉动积分尺度；

(2)本发明风场的频率、积分尺度大小可通过调整转动翼板的尺寸进行调节，使脉动风场的调节变得可控、高效；

(3)本发明产生的风场，可为桥梁风精细化研究提供理想的风场条件；

(4)本发明用于风洞试验时产生脉动风场，结构简单、成本低、实用性强。

附图说明

图1为本发明断面结构示意图。

图2为本发明平面结构示意图。

图3为本发明中转动翼板结构断面结构示意图。

图4为本发明中传动滑块组的结构示意图。

图5为本发明实施例1中后转动频率为1Hz时实测风场的顺向风速时程。

图6为本发明实施例1中后转动频率为1Hz时实测风场的顺向脉动风功率谱。

图7为本发明实施例1中后转动频率为1Hz时实测风场的竖向风速时程。

图8为本发明实施例1中后转动频率为1Hz时实测风场的竖向脉动风功率谱。

图9为本发明实施例1中测试点位示意图。

图中：1-固定支架，2-转动翼板，3-电机，4-传动拉杆，5-传动滑块组，6-底座，7-电机控制箱，8-风洞壁面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

如图1-4所示，一种用于产生单一频率全相关脉动风场的正弦突风发生装置，包括多片结构相同的转动翼板2和传动拉杆4；转动翼板2之间相互平行，垂直于风洞壁面8并与与其铰接；转动翼板2均连接传动拉杆4一端，传动拉杆4另一端延伸出风洞底面，并与传动滑块组5连接；传动滑块组5连接电机3；转动翼板2迎风一边为半圆弧形结构，背风一边为从迎风侧到背风侧厚度逐渐变小的流线型结构；该流线型结构可以使来流平滑的贴着转动翼板壁面向后流动，而不在转动翼板处产生流动分离而干扰风场。

进一步的，所述转动翼板2通过设置在风洞壁面8上的固定支架1与风洞壁面铰接。

进一步的，所述传动滑块组5包括滑块支架501、与传动拉杆4连接的垫块502和与电机3连接的联轴器503。

进一步的，还包括底座6，传动滑块组5和电机3设置在底座6上。

进一步的，所述转动翼板2设置有5片，转动角度为0-±30°。

进一步的，所述转动翼板2之间间距为33cm，转动翼板2宽度为35cm。

实施例1

本发明转动翼板2的转动频率0-3Hz可调，将本装置用于风洞试验，测试后转动频率为 1Hz时实测风场的顺向风速时速、顺向脉动风功率谱、竖向风速时速和竖向脉动风功率谱；如图5-8所示，以1Hz的转动翼板2构成的翼栅振动频率来说明振动翼栅产生的脉动流场的频谱特性；转动翼板2的振动频率为1Hz，振动幅值为30°，来流平均风速7.0m/s；可以看出，竖向的脉动强度明显高于顺风向的脉动强度；当翼板以单频转动时，测得的竖风向脉动呈现出正弦特性，脉动能量集中在1Hz，与转动翼板2转动频率一致，即可认为竖风向脉动为一单一频率的正弦脉动。

图9为本实施例中测点位置示意图，表1为积分尺度，表2为空间两点相关系数；从表 1数据可以看出采用本发明后风场横向相关性接近1，表面风场是全相关的；从表2可以看出采用本发明后，紊流积分尺度得到大幅度提升。

表1积分尺度

表2空间两点相关系数

本发明用于在风洞试验时产生脉动风场，并且与传统被动方式产生的多频率、小积分尺度的风场相比，本发明产生的风场为单一频率全相关脉动风场，增强垂直方向的湍流能量与脉动积分尺度；同时一套传统的被动格栅只能产生一种固定频率成分、固定积分尺度的风场，采用本发明后，风场的频率、积分尺度大小均可人为的调节，使脉动风场的调节变得可控、高效；基于本发明产生的特殊风场，可为桥梁抗风精细化研究提供理想的风场条件；本发明结构简单、成本低、实用性强。

Claims (6)

1.一种用于产生单一频率全相关脉动风场的正弦突风发生装置，其特征在于：包括多片结构相同的转动翼板(2)和传动拉杆(4)；转动翼板(2)之间相互平行，垂直于风洞壁面(8)并与与其铰接；转动翼板(2)均连接传动拉杆(4)一端，传动拉杆(4)另一端延伸出风洞底面，并与传动滑块组(5)连接；传动滑块组(5)连接电机(3)；转动翼板(2)迎风一边为半圆弧形结构，背风一边为从迎风侧到背风侧厚度逐渐变小的流线型结构。

2.根据权利要求1所述的一种用于产生单一频率全相关脉动风场的正弦突风发生装置，其特征在于：所述转动翼板(2)通过设置在风洞壁面(8)上的固定支架(1)与风洞壁面铰接。

3.根据权利要求1所述的一种用于产生单一频率全相关脉动风场的正弦突风发生装置，其特征在于：所述传动滑块组(5)包括滑块支架(501)、与传动拉杆(4)连接的垫块(502)和与电机(3)连接的联轴器(503)。

4.根据权利要求1所述的一种用于产生单一频率全相关脉动风场的正弦突风发生装置，其特征在于：还包括底座(6)，传动滑块组(5)和电机(3)设置在底座(6)上。

5.根据权利要求1所述的一种用于产生单一频率全相关脉动风场的正弦突风发生装置，其特征在：所述转动翼板(2)设置有5片，转动角度为0-±30°。

6.根据权利要求1所述的一种用于产生单一频率全相关脉动风场的正弦突风发生装置，其特征在：所述转动翼板(2)之间间距为33cm，转动翼板(2)宽度为35cm。