CN111879495A - 一种大型移动式自然风载条件的模拟试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型移动式自然风载条件的模拟试验方法，该方法包括以下步骤：S10、在试验场地中根据被试品尺寸在预定位置设置相应数量的测风塔和风力发生装置，每个测风塔上设置有相应数量的传感器；S20、开启风力发生装置，通过传感器获取风速数据，并标定风力发生装置的吹风数据与风速的关系；S30、当被试品测试所需风阵面范围内的传感器获取的风速数据均在允差范围内时，则试验环境满足要求；S40、撤除测风塔，将被试品置于风阵内预定位置，按标定的风力发生装置的吹风数据与风速的关系复现风力发生装置的吹风数据向被试品施加风载荷，进行试验。本发明大型移动式自然风载条件的模拟试验方法具有简单可行，成本低，可靠性高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及风载试验技术领域，特别涉及一种大型移动式自然风载条件的模拟试验方法。
背景技术
风载试验(风压试验、大风试验)的目的主要是检验飞行器的气动外形能否满足飞行环境中风荷载条件、验证大跨度桥梁、大跨空间结构、高层建筑等建筑物和构筑物的结构抗风设计水平以及安装在户外的电工电子设备或有野外工作环境的车辆、设备承受风压时的环境适应性及评定其结构的合理性的一种方法。
野外工作的车辆及电子设备普遍都有耐受自然界平均风速及瞬时风速的环境适应性指标要求，以往的方法是在特定季节到风力较大地区实地进行大风试验考核，有时为了等待满足要求的风力，一等一两个月的时间，可谓是费时费事费钱。而且气象监测和实测条件上的限制很难保证数据的准确性，因为试验条件的难度，一般只能在定型鉴定试验时进行一次，研制过程中的质量提升试验没有条件进行，严重制约研制周期和设计质量，对极限风载条件的模拟试验设备需求越来越迫切。
国内外现阶段广泛采用风洞方法进行模拟风载试验。由于设计建造的技术难度及高昂成本，更多的是小型的类风洞式的管道实验装置，大型设备或建筑物也是多采用缩比件风洞试验加仿真分析计算的方式。世界最大的风洞是美国国家航空航天局艾姆斯中心的全尺寸低速风洞，试验段截面尺寸为36.6m*24.6m；中国最大的风洞截面尺寸为16m*12m，归属于中国空气动力发展与研究中心，是我国超大型风洞试验场。可见，高昂的试验费用以及代价无法满足大量设备设施环境适应性指标考核的需求，亟待一种条件可控、费用合理、方便可行的风载试验方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种简单可行，成本低，可靠性高的大型移动式自然风载条件的模拟试验方法。
为了解决上述问题，本发明提供了一种大型移动式自然风载条件的模拟试验方法，其包括以下步骤：
S10、在试验场地中根据被试品尺寸在预定位置设置相应数量的测风塔和风力发生装置，每个所述测风塔上设置有相应数量的传感器；
S20、开启所述风力发生装置，通过所述传感器获取风速数据，并标定所述风力发生装置的吹风数据与风速的关系；
S30、当所述被试品测试所需风阵面范围内的传感器获取的风速数据均在允差范围内时，则试验环境满足要求；
S40、撤除所述测风塔，将被试品置于风阵内预定位置，按标定的所述风力发生装置的吹风数据与风速的关系复现风力发生装置的吹风数据向所述被试品施加风载荷，进行试验。
作为本发明的进一步改进，还包括以下步骤：
当有传感器获取的风速数据不在允差范围内时，通过调整所述风力发生装置的风向使得所述传感器获取的风速数据在允差范围内。
作为本发明的进一步改进，当需要单个所述测风塔上设置多个传感器时，不同所述传感器设置于所述测风塔上不同高度处。
作为本发明的进一步改进，所述传感器根据被试品的高度设置于所述测风塔上的预定高度。
作为本发明的进一步改进，所述风力发生装置为移动式风力发生装置，所述风力发生装置包括多台飞机发动机。
作为本发明的进一步改进，还包括：
当到达被试品的气流温度超过设定值时，对所述试验环境进行降温。
作为本发明的进一步改进，所述风力发生装置的出风口周围设置有导流板。
作为本发明的进一步改进，所述风力发生装置的吹风数据包括风源转速、每个吹风口距离地面的高度、左右偏角、风车高度前角、风车高度后角。
作为本发明的进一步改进，还包括：根据位置标校基准来调节所述每个吹风口距离地面的高度、左右偏角、风车高度前角、风车高度后角。
作为本发明的进一步改进，所述测风塔为移动式多点单杆式测风塔。
本发明的有益效果：
本发明大型移动式自然风载条件的模拟试验方法填补了我国现有大型装备大风环境适应性低成本考核实验室条件建设的空白，解决了实验室条件下户外环境适应性低成本高效益评估评价的现实需求，突破了风洞等不可移动的试验加载条件限制，能够大幅降低风载试验的费效比，从而有效缩短装备研制周期并提升质量可靠性指标。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明优选实施例中大型移动式自然风载条件的模拟试验方法的示意图；
图2是本发明优选实施例中大型移动式自然风载条件的模拟试验方法对应的装置布局图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，为本发明优选实施例中的大型移动式自然风载条件的模拟试验方法，该方法包括以下步骤：
S10、在试验场地中根据被试品尺寸在预定位置设置相应数量的测风塔和风力发生装置，每个所述测风塔上设置有相应数量的传感器。
其中，当需要单个所述测风塔上设置多个传感器时，不同所述传感器设置于所述测风塔上不同高度处。
优选的，所述传感器根据被试品的高度设置于所述测风塔上的预定高度。
在本实施例中，所述风力发生装置为移动式风力发生装置，所述风力发生装置包括多台飞机发动机。进一步的，风力发生装置为多台航空轴流式双转子涡喷7飞机发动机(wp-7)。风力发生装置采用自行式底盘拖挂，采用车载式装配，车体上设置位置标校基准，确定每个发动机的方向数据与其相对关系，实现对每个发动机的方向和其他数据的调节。
优选的，所述传感器为超声波风速风向仪。
优选的，所述风力发生装置的出风口周围设置有导流板、扩散匀风器等设备。保证风的均匀性。
优选的，所述测风塔为移动式多点单杆式测风塔。进一步的，测风塔为20米高钢基座单杆式测风塔，通过三斜拉索固定。
S20、开启所述风力发生装置，通过所述传感器获取风速数据，并标定所述风力发生装置的吹风数据与风速的关系。
其中，所述风力发生装置的吹风数据包括风源转速、每个吹风口距离地面的高度、左右偏角、风车高度前角、风车高度后角。
S30、当所述被试品测试所需风阵面范围内的传感器获取的风速数据均在允差范围内时，则试验环境满足要求。
在其中一实施例中，该方法还包括以下步骤：
当有传感器获取的风速数据不在允差范围内时，通过调整所述风力发生装置的风向使得所述传感器获取的风速数据在允差范围内。
在其中一实施例中，根据位置标校基准来调节所述每个吹风口距离地面的高度、左右偏角、风车高度前角、风车高度后角。
S40、撤除所述测风塔，将被试品置于风阵内预定位置，按标定的所述风力发生装置的吹风数据与风速的关系复现风力发生装置的吹风数据向所述被试品施加风载荷，进行试验。
在其中一实施例中，该方法还包括以下步骤：
当到达被试品的气流温度超过设定值时，对所述试验环境进行降温。如由于发动机排气温度误差及周围环境引起的气流超温现象，采取的降温措施如：改善通风条件、加装喷水降低室内温度、调整喷射口距离等降温手段。
如图2所示，为其中一实施例中的大型移动式自然风载条件的模拟试验方法对应的装置布局图。
在该实施例中，共设置6座测风塔，从风车的车头方向，前5座测风塔之间的距离为4.0米，第5座与第6座测风塔之间的距离为2.0米，第一座测风塔上布置1个超声波风速风向仪距离地面3.0米，后5座测风塔上每座测风塔上均布置上、中、下3个超声波风速风向仪。第一层超声波风速风向仪距离地面3.0米，第二层超声波风速风向仪距离地面8.0米，第三层超声波风速风向仪距离地面12.4米。测风塔与风车之间距离为30.0米。
根据试验场地，布置两台风车，每台风车上装载4个飞机发动机，设置两台风车在统一风向角度状态下，标定吹风数据与风速的关系。缓慢开启两台风车，逐渐提高风速，获取风速与转速的对应关系，并记录试验要求所对应的风速、风源转速、每个吹风口距离地面的高度、左右偏角、风车高度前角、风车高度后角，在获得两台风车吹风数据与风速数据关系后，若风速数据不理想，可对个别转速状态下的风车进行单独风向调整，以得到理想的数据。
试验控制要求：当16个超声波气象仪中的在被试品测试所需风阵面范围内的超声波风速风向仪均在试验中规定的风速控制允差范围内，则认为试验环境满足要求。
按标定的所述风力发生装置的吹风数据与风速的关系复现风力发生装置的吹风数据向所述被试品施加风载荷，进行试验。
本发明大型移动式自然风载条件的模拟试验方法可根据需要调节风面的宽度和高度，以模拟不同的试验场景。
本发明大型移动式自然风载条件的模拟试验方法填补了我国现有大型装备大风环境适应性低成本考核实验室条件建设的空白，解决了实验室条件下户外环境适应性低成本高效益评估评价的现实需求，突破了风洞等不可移动的试验加载条件限制，能够大幅降低风载试验的费效比，从而有效缩短装备研制周期并提升质量可靠性指标。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种大型移动式自然风载条件的模拟试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、在试验场地中根据被试品尺寸在预定位置设置相应数量的测风塔和风力发生装置，每个所述测风塔上设置有相应数量的传感器；
S20、开启所述风力发生装置，通过所述传感器获取风速数据，并标定所述风力发生装置的吹风数据与风速的关系；
S30、当所述被试品测试所需风阵面范围内的传感器获取的风速数据均在允差范围内时，则试验环境满足要求；
S40、撤除所述测风塔，将被试品置于风阵内预定位置，按标定的所述风力发生装置的吹风数据与风速的关系复现风力发生装置的吹风数据向所述被试品施加风载荷，进行试验。
2.如权利要求1所述的大型移动式自然风载条件的模拟试验方法，其特征在于，还包括以下步骤：
当有传感器获取的风速数据不在允差范围内时，通过调整所述风力发生装置的风向使得所述传感器获取的风速数据在允差范围内。
3.如权利要求1所述的大型移动式自然风载条件的模拟试验方法，其特征在于，当需要单个所述测风塔上设置多个传感器时，不同所述传感器设置于所述测风塔上不同高度处。
4.如权利要求1所述的大型移动式自然风载条件的模拟试验方法，其特征在于，所述传感器根据被试品的高度设置于所述测风塔上的预定高度。
5.如权利要求1所述的大型移动式自然风载条件的模拟试验方法，其特征在于，所述风力发生装置为移动式风力发生装置，所述风力发生装置包括多台飞机发动机。
6.如权利要求5所述的大型移动式自然风载条件的模拟试验方法，其特征在于，还包括：
当到达被试品的气流温度超过设定值时，对所述试验环境进行降温。
7.如权利要求1所述的大型移动式自然风载条件的模拟试验方法，其特征在于，所述风力发生装置的出风口周围设置有导流板。
8.如权利要求1所述的大型移动式自然风载条件的模拟试验方法，其特征在于，所述风力发生装置的吹风数据包括风源转速、每个吹风口距离地面的高度、左右偏角、风车高度前角、风车高度后角。
9.如权利要求8所述的大型移动式自然风载条件的模拟试验方法，其特征在于，还包括：
根据位置标校基准来调节所述每个吹风口距离地面的高度、左右偏角、风车高度前角、风车高度后角。
10.如权利要求1所述的大型移动式自然风载条件的模拟试验方法，其特征在于，所述测风塔为移动式多点单杆式测风塔。
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