[发明专利]一种保证节段模型二元流动特性的风洞内支架测试装置

说明书

本发明涉及风洞试验装置领域，具体公开了一种保证节段模型二元流动特性的风洞内支架测试装置，包括外壳以及内支架；所述外壳外形为机翼状的流线型，所述内支架设置在外壳中，内支架用于支撑节段模型。本发明的目的在于解决节段模型端部三维绕流和附属部件气动干扰问题。

技术领域

本发明涉及风洞试验装置领域，具体公开了一种保证节段模型二元流动特性的风洞内支架测试装置。

背景技术

节段模型风洞实验是获取大量土木结构风致作用响应和气动参数(颤振、涡振、驰振、抖振、静风荷载等)的一种主要手段，这些土木结构包括输电线、桅杆、避雷针、桥梁主梁、桥梁吊杆、拉索等细长结构。针对上述细长结构进行风洞测试时，一般通过刚体节段模型模拟结构截面周围的二元绕流特性，然而，节段模型端部的三维绕流会对整个模型的二元流动产生干扰，而且，节段模型在设计制作时为了保证足够大的刚度以及风洞试验段尺寸限制，模型长细比一般不够大(小于4)，造成端部的三维绕流所导致的测试误差非常显著；此外，节段模型试验的附属部件例如支撑装置、吊臂、弹簧、传感器等，若在吹风过程中直接暴露在流场中，也会存在显著的流动干扰。

现行《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T3360-01—2018)B.3.1条规定“节段模型振动试验应保证构件的二元流动特性”，以避免端部三维绕流和其余附属部件的不利影响，传统在风洞测试时抑制端部三维绕流的方法包括(1)在模型端部附加两块端板，端板随节段模型一起振动；(2)在附属部件和节段模型之间放置两块固定的隔离板。传统方法存在如下问题：(1)端板抑制端部三维绕流的效果难以保证，端板由于系统质量的限制，其尺寸往往过小，难以完全抑制端部三维绕流；(2)端板随节段模型一起振动，则会在振动系统中附加端板自身的惯性力和气动力，对节段模型振动响应产生影响，且难以修正；(3)端板和固定隔离板，均无法消除支撑装置、吊臂等附属部件的气动干扰；(4)端板和固定隔离板平面周围的绕流对风偏角敏感，在实际安装时需要与来流方向完全一致，否则端板或固定隔离板本身也会引起显著的三维绕流，但在实际操作中难以保证其与来流方向完全一致。传统方法的上述缺陷会对风洞实验结果产生显著的误差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种保证节段模型二元流动特性的风洞内支架测试装置，以解决端部三维绕流和附属部件气动干扰问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种保证节段模型二元流动特性的风洞内支架测试装置，包括外壳以及内支架；所述外壳外形为机翼状的流线型，所述外壳下缘曲线平直，所述内支架设置在外壳中，内支架用于支撑节段模型。

可选地，所述外壳包括支撑骨架、安装块和安装板，所述安装块分块设置在支撑骨架的前后两端，所述安装板可拆卸设置在支撑骨架的中部，所述安装板和安装块的外形均呈机翼状的流线型。

可选地，所述支撑骨架的上下两端均设置有水平隔板，水平隔板上设置有千斤顶。

可选地，所述水平隔板的底部设置有万向车轮。

可选地，所述内支架包括金属圆环、制动片和安装机构，所述安装机构设置在支撑骨架上，所述金属圆环设置在安装机构上且能够转动，所述制动片设置在支撑骨架上，制动片与金属圆环接触并用于制动金属圆环。

可选地，所述安装机构包括支撑杆和T形滑轮，支撑杆设置在支撑骨架上，所述T形滑轮设置在支撑杆上，所述金属圆环放置在T形滑轮上。

可选地，所述金属圆环上设置有固定板，固定板上设置有测力天平，所述测力天平用于装载节段模型

可选地，所述金属圆环上设置有板弹簧，板弹簧用于弹性支撑节段模型。

可选地，所述内支架包括若干花篮螺丝、螺旋弹簧和吊臂，所述花篮螺丝分别设置在支撑骨架的上下端，螺旋弹簧设置在花篮螺丝上，所述吊臂位于支撑骨架的中部且与所有螺旋弹簧连接，所述吊臂用于装载节段模型。