[发明专利]一种柔性结构拖曳实验的测力装置

说明书

本发明涉及拖曳实验设备技术领域，提供了一种柔性结构拖曳实验的测力装置，包括装置本体，装置本体包括测力框架，测力框架上设置有水槽，远离地面侧的测力框架上分别设置有第一位移机构和第二位移机构及第三位移机构，第三位移机构上连接有连接机构，靠近连接机构侧的第三位移机构上连接有测力传感器，测力传感器采集到的数据信号通过数据采集仪传输至测力分析系统进行展示、处理并存储；采用该技术方案对柔性构件的流固耦合响应进行准确的测量，拖曳柔性构件可以产生均匀流，并实时获取柔性构件在流体作用下拖曳力；使用无防水功能的测力传感器，从而减小对测力传感器防水的要求，测力传感器不存在对流场进行干扰，影响水流流速的情况。

技术领域

本发明涉及拖曳实验设备技术领域，具体涉及一种柔性结构拖曳实验的测力装置。

背景技术

柔性结构在流体的作用下会发生大变形，该现象的研究对工程和生物学有着重要的意义。现有技术中已经开展了柔性结构在流体作用下的实验研究，但是往往水环境采用水槽实验。即柔性结构固定在水槽中，水槽中的水是流动的。测量柔性结构受到的水动力荷载的通常方法是将测力传感器安装在柔性结构固定端。但是上面的方式也存在一些问题：

(1)水槽中流动的水通常由大型水泵提供，难免会有涡的产生，并且由于长距离的运输，壁面影响，水的速度会降低，层与层之间的速度不同，难以保持层流状态。实验中流场偏离了期望的均匀流。水槽的水流速通常较低难以达到高流速(1.0m/s)。水槽通常采用循环系统，需要大型水泵，占地面积大，实验费用高昂。虽然为了解决水槽带来的问题，已有学者采用了水箱。水箱中的水是静止的，柔性结构采用拖曳系统拖曳产生与水的相对运动，从而在柔性结构上施加稳定的均匀流。但是现有技术中并没有研究柔性结构的变形与受到的水动力荷载。

(2)测力传感器安装在柔性结构固定端时，通常需要放置于水中，要求测力传感器具有防水功能。如果实验工况时间太长，将对防水的测力传感器要求更高，增加了实验成本。并且测力传感器的存在会对流场进行干扰，影响水流流速。

如何有效地解决上述技术问题，是目前本领域技术人员需解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明提供了一种柔性结构拖曳实验的测力装置。

柔性结构拖曳实验的测力装置包括装置本体，所述装置本体包括测力框架，所述测力框架上设置有用于进行实验的透光的水槽；

远离地面侧的所述测力框架上分别设置有第一位移机构和第二位移机构及第三位移机构，所述第三位移机构上连接有用于连接柔性构件的连接机构；

靠近所述连接机构侧的所述第三位移机构上连接有测力传感器，所述测力传感器采集到的数据信号通过数据采集仪传输至测力分析系统进行展示、处理并存储。

进一步地，所述第一位移机构包括第一滑轨，所述第一滑轨上滑动连接有第一滑台。

进一步地，所述第二位移机构包括第二滑轨，所述第二滑轨上滑动连接有第二滑台。

进一步地，所述第三位移机构包括与地面垂直设置并且连接在所述第二滑台上的第三滑轨，所述第三滑轨上滑动连接有第三滑台。

进一步地，所述连接机构连接在所述第三滑台上。

进一步地，所述第二滑轨的高度高于所述第一滑轨的高度，并且所述第一滑轨与所述第二滑轨之间垂直设置。

进一步地，所述第二滑轨连接在所述第一滑台上。

进一步地，所述连接机构包括与所述第三滑台相连接并且垂直于地面的第一连接梁，远离所述第三滑台侧的所述第一连接梁上连接有平行于地面的第二连接梁，远离所述第一连接梁侧的所述第二连接梁上连接有用于夹持所述柔性构件的第一夹持件。