CN112504621B - 一种阻塞比连续可调的尖劈装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种阻塞比连续可调的尖劈装置，包括尖劈、支座和导轨，所述尖劈包括竖向档板和位于所述竖向档板两侧的三角形板，所述三角形板的上部与所述竖向档板的上部铰接，两块所述三角形板的底部通过两端均可水平伸缩的第一伸缩装置连接。本发明的有益效果是：首先，阻塞比连续可调的尖劈装置能够使风洞模拟出的风场很好地重现实际大气边界层。其次，尖劈的连续可调特性能够对尖劈阻塞比和间距进行实时调控，实现风速、湍流度的实时变化，并可根据实际情况进行微调以获得高精度、高质量的风速和湍流度剖面。最后，可调式的尖劈能够节省手动更换尖劈和调整尖劈间距的大量时间，可极大地提高风洞试验的效率。

Description

一种阻塞比连续可调的尖劈装置
技术领域
本发明涉及尖劈装置，尤其涉及一种阻塞比连续可调的尖劈装置。
背景技术
从20世纪80年代开始，大气边界层风特性的模拟技术，特别是大尺度湍流的模拟技术有了较大的发展。一些专用的试验设备及测试仪器的成功研制，使得风洞具备了模拟各种地形条件下的风场的能力，进而能够提高学者研究风荷载、风振响应等问题的能力。大气边界层的模拟方法分为主动模拟和被动模拟。主动模拟有两种：一种是依靠振动机构本身的运动,为风洞中的气流注入随机的脉动能量，主要设备有振动翼栅、振动尖塔；另一种为可控风扇阵列，通过对各个小风扇转速的精确控制，实现对风场的调试。但是由于主动模拟技术要求高，造价费用巨大等原因，该方法未能得到很好地推行。被动模拟主要依靠障碍物的尾流形成分离旋涡模拟大气湍流，主要采用格栅、尖塔、挡板和粗糙元来实现，是目前广泛采用的风场调试方法。
在被动模拟中，最为常用的是尖劈和粗糙元的组合。尖劈利用其迎风平板的分离流产生湍流漩涡。迎风板的宽度决定了涡旋的大小和湍流脉动强度，其底部宽度越宽，湍流强度越大。迎风板的阻塞比沿竖向高度递减可以模拟出近似指数函数的风速剖面。各类风洞大气边界层的模拟结果表明，该调试方法已经基本可以模拟真实大气边界层的平均风速廓线，但对于湍流剖面的精确模拟还存在较大的困难。这是因为大气边界层底部湍流度大且湍流变化的梯度也较大。
主要的问题表现在:1、传统尖劈模拟出的底部及顶部湍流剖面与目标剖面存在较大的不一致，风场质量较低。2、由于在调试风场时传统尖劈尺寸及间距不能连续可调，所以较难获得高精度的边界层风剖面。3、现有的尖劈装置虽然可以进行大气边界层的模拟，但在调整尖劈尺寸和间距时的安装与拆卸步骤繁琐，需耗费大量时间及人力，效率低下。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种阻塞比连续可调的尖劈装置。
本发明提供了一种阻塞比连续可调的尖劈装置，包括尖劈和平移组件，所述平移组件包括支座和导轨，所述支座与所述导轨连接，所述尖劈与所述支座连接，所述尖劈包括竖向档板和位于所述竖向档板两侧的三角形板，所述三角形板的上部与所述竖向档板的上部铰接，两块所述三角形板的底部通过两端均可水平伸缩的第一伸缩装置连接。
作为本发明的进一步改进，所述平移组件有两个并分别位于所述尖劈的上下两端。
作为本发明的进一步改进，所述竖向档板的上下两端分别与上下两个平移组件的支座固定连接。
作为本发明的进一步改进，每个所述竖向档板对应上下两个独立的支座，即上下各设置一条导轨，每条导轨上设置若干个独立的支座。
作为本发明的进一步改进，两块所述三角形板对称设置。
作为本发明的进一步改进，所述三角形板的上部与所述竖向档板的上部通过轴承铰接。
作为本发明的进一步改进，所述支座连接有驱动装置，所述驱动装置包括驱动器、丝杆和安装在所述丝杆上的丝杆螺母，所述驱动器与所述丝杆连接，所述丝杆螺母与所述支座连接。
作为本发明的进一步改进，每个所述尖劈对应一个所述驱动装置。
作为本发明的进一步改进，所述支座上安装有第二伸缩装置和第三伸缩装置，所述第二伸缩装置、竖向档板夹紧其中一块所述三角形板，所述第三伸缩装置、竖向档板夹紧另一块所述三角形板。
作为本发明的进一步改进，所述第一伸缩装置安装在所述支座上。
作为本发明的进一步改进，所述三角形板的顶角位于其上部。
本发明的有益效果是：首先，阻塞比连续可调的尖劈装置能够使风洞模拟出的风场很好地重现实际大气边界层。其次，尖劈的连续可调特性能够对尖劈阻塞比和间距进行实时调控，实现风速、湍流度的实时变化，并可根据实际情况进行微调以获得高精度、高质量的风速和湍流度剖面。最后，可调式的尖劈能够节省手动更换尖劈和调整尖劈间距的大量时间，可极大地提高风洞试验的效率。
附图说明
图1是本发明一种阻塞比连续可调的尖劈装置的示意图。
图2是本发明一种阻塞比连续可调的尖劈装置的调整过程图。
图3是本发明一种阻塞比连续可调的尖劈装置的单个节段的立体示意图。
图4是本发明一种阻塞比连续可调的尖劈装置的剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
风工程是研究大气边界层内风与人类活动之间以及人所创造的物体之间相互作用的科学，大气边界层风洞则是进行风工程研究最直接、最有效的实验场所。在风洞内实现大气边界层模拟是开展建筑结构风荷载、大气污染物扩散、风力机性能等研究工作的基础。大气边界层流场特性主要包括平均风速剖面、湍流强度剖面、湍流积分尺度、风功率谱等。尖劈和粗糙元被广泛地应用于风洞试验中的大气边界层模拟，该技术成功模拟了不同地貌特征的平均风速和湍流度剖面。为了更好的模拟大气边界层，本发明提供了一种阻塞比连续可调的尖劈装置，基于传统的尖劈装置，将尖劈设计为尺寸可调节、间距可改变的新型远程自动控制的装置，以满足各类风场的调试需求。
如图1至图4所示，一种阻塞比连续可调的尖劈装置，包括若干个尖劈3、支座2和导轨1，导轨1有两条并分别设置在尖劈3的上下两端，每条导轨1上安装若干个支座2，所述支座2安装在所述导轨1上，所述尖劈3安装在所述支座1上，所述尖劈3对应上下两个独立的支座2，所述尖劈3包括竖向档板31和位于所述竖向档板31两侧的三角形板32，所述三角形板32的上部与所述竖向档板31的上部通过轴承铰接，铰接位置4见图2，使得三角形板32能自由转动，两块所述三角形板31的底部通过两端均可水平伸缩的第一伸缩装置5连接，通过控制A、B两端均可水平向伸缩的第一伸缩装置5实现尖劈阻塞比的变化，其变化过程如图2所示。
两块所述三角形板32对称设置。
所述竖向档板31通过螺栓10固定在所述支座2上。
所述支座2连接有驱动装置，所述驱动装置包括驱动器8、丝杆9和安装在所述丝杆9上的丝杆螺母，所述驱动器8与所述丝杆9连接，所述丝杆螺母与所述支座2连接，驱动器8经丝杆9驱动支座2在导轨1上滑动，从而控制尖劈的整体移动。
每个所述尖劈3上下两端各对应一个所述驱动装置，实现尖劈3的独立驱动，可以保证每个尖劈3均能独立移动，上下两端驱动装置协同工作以实现尖劈之间的间距调整，且上下两端螺纹丝杆设置为多个节段并配有相应的平台和驱动器。
所述支座2上安装有第二伸缩装置6和第三伸缩装置7，所述第二伸缩装置6、竖向档板31夹紧其中一块所述三角形板32，所述第三伸缩装置7、竖向档板31夹紧另一块所述三角形板32，第二伸缩装置6和第三伸缩装置7用于固定三角形板32的底部。
所述第一伸缩装置5安装在所述支座2上。
本发明提供的一种阻塞比连续可调的尖劈装置，在风洞试验中，通过第一伸缩装置5实现尖劈阻塞比的变化，并在阻塞比达到设定值后利用第二伸缩装置6和第三伸缩装置7对尖劈3进行固定；再驱动螺纹丝杆带动滑块移动，进行尖劈之间的间距调节。通过对尖劈阻塞比和间距的调节可进行风剖面和湍流度剖面的精细化的调试，达到对大气边界层精确且高效模拟的目的。
本发明提供的一种阻塞比连续可调的尖劈装置，首先，阻塞比连续可调的尖劈装置能够使风洞模拟出的风场很好地重现实际大气边界层。其次，新型尖劈的连续可调特性能够对尖劈阻塞比和间距进行实时调控，实现风速、湍流度的实时变化，并可根据实际情况进行微调以获得高精度、高质量的风速和湍流度剖面。最后，新型可调式尖劈能够节省手动更换尖劈和调整尖劈间距的大量时间，可极大地提高风洞试验的效率。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种阻塞比连续可调的尖劈装置，其特征在于：包括尖劈和平移组件，所述平移组件包括支座和导轨，所述支座与所述导轨连接，所述尖劈与所述支座连接，所述尖劈包括竖向档板和位于所述竖向档板两侧的三角形板，所述三角形板的上部与所述竖向档板的上部铰接，两块所述三角形板的底部通过两端均可水平伸缩的第一伸缩装置连接，所述平移组件有两个并分别位于所述尖劈的上下两端，所述竖向档板的上下两端分别与上下两个平移组件的支座固定连接，每个所述竖向档板对应上下两个独立的支座；所述支座连接有驱动装置，所述驱动装置包括驱动器、丝杆和安装在所述丝杆上的丝杆螺母，所述驱动器与所述丝杆连接，所述丝杆螺母与所述支座连接；每个所述尖劈对应一个所述驱动装置；所述支座上安装有第二伸缩装置和第三伸缩装置，所述第二伸缩装置、竖向档板夹紧其中一块所述三角形板，所述第三伸缩装置、竖向档板夹紧另一块所述三角形板；在风洞试验中，通过第一伸缩装置实现尖劈阻塞比的变化，并在阻塞比达到设定值后利用第二伸缩装置和第三伸缩装置对尖劈进行固定；再驱动丝杆带动滑块移动，进行尖劈之间的间距调节。
2.根据权利要求1所述的阻塞比连续可调的尖劈装置，其特征在于：两块所述三角形板对称设置。
3.根据权利要求1所述的阻塞比连续可调的尖劈装置，其特征在于：所述三角形板的上部与所述竖向档板的上部通过轴承铰接。
4.根据权利要求1所述的阻塞比连续可调的尖劈装置，其特征在于：所述第一伸缩装置安装在所述支座上。
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