一種組合風(fēng)場(chǎng)的產(chǎn)生裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種流體力學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種組合風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)生裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]弦線類結(jié)構(gòu)在工程中應(yīng)用廣泛，如架空電纜、客運(yùn)索道、跨海斜拉橋和高空升降機(jī)的纜繩等，其振動(dòng)問(wèn)題一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研宄熱點(diǎn)。風(fēng)致激勵(lì)可能引發(fā)弦線類結(jié)構(gòu)震顫失衡現(xiàn)象的產(chǎn)生，在一定的參數(shù)范圍內(nèi)，風(fēng)的作用會(huì)破壞弦線類結(jié)構(gòu)垂向平衡構(gòu)型的穩(wěn)定性，產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)周期振動(dòng)。如果周期運(yùn)動(dòng)的振幅過(guò)大，就會(huì)危及弦線類結(jié)構(gòu)的安全性和使用壽命。因此對(duì)風(fēng)致激勵(lì)條件下弦線類結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性研宄以及不良振動(dòng)的抑制顯得至關(guān)重要。開(kāi)發(fā)可以產(chǎn)生多種風(fēng)型的組合型風(fēng)場(chǎng)發(fā)生裝置可用于構(gòu)建試驗(yàn)風(fēng)場(chǎng)，為弦線類結(jié)構(gòu)提供相應(yīng)的試驗(yàn)風(fēng)致激勵(lì)條件，從而起到科學(xué)促進(jìn)弦線類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造的作用。現(xiàn)有的小型風(fēng)場(chǎng)試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)場(chǎng)地通常有一定的要求，且單一風(fēng)場(chǎng)的生成特性給對(duì)象的測(cè)試工作帶來(lái)了一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種方便可靠的組合風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)生裝置，該裝置能夠產(chǎn)生不同的風(fēng)型，對(duì)不同工況風(fēng)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行模擬。
[0004]本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述裝置的組合風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)生方法。
[0005]本發(fā)明的第一目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種組合風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)生裝置，包括風(fēng)機(jī)、導(dǎo)風(fēng)管道、脈動(dòng)風(fēng)型發(fā)生器、半諧波風(fēng)型發(fā)生器和導(dǎo)流板組，所述風(fēng)機(jī)設(shè)置于導(dǎo)風(fēng)管道的入風(fēng)P ；
[0006]所述脈動(dòng)風(fēng)型發(fā)生器包括脈動(dòng)擋風(fēng)板、氣缸以及與氣缸連接的氣缸工作控制裝置；所述脈動(dòng)擋風(fēng)板穿過(guò)導(dǎo)風(fēng)管道其中一個(gè)表面，并且沿導(dǎo)風(fēng)管道橫截面設(shè)置于導(dǎo)風(fēng)管道的入風(fēng)口和出風(fēng)口之間；所述氣缸的活塞桿連接脈動(dòng)擋風(fēng)板，通過(guò)氣缸中活塞桿的動(dòng)作控制脈動(dòng)擋風(fēng)板沿導(dǎo)風(fēng)管道橫截面方向運(yùn)動(dòng)；
[0007]所述半諧波風(fēng)型發(fā)生器包括半諧波擋風(fēng)板、連桿和用于驅(qū)動(dòng)連桿做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的連桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，所述半諧波擋風(fēng)板穿過(guò)導(dǎo)風(fēng)管道其中一個(gè)表面，沿導(dǎo)風(fēng)管道橫截面設(shè)置于導(dǎo)風(fēng)管道的入風(fēng)口和出風(fēng)口之間；所述半諧波擋風(fēng)板上設(shè)置有水平滑道；所述連桿的一端與水平滑道活動(dòng)連接，另一端連接連桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)連桿的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作控制半諧波擋風(fēng)板沿導(dǎo)風(fēng)管道的橫截面方向運(yùn)動(dòng)；
[0008]所述導(dǎo)流板組設(shè)置于導(dǎo)風(fēng)管道的出風(fēng)口處。
[0009]優(yōu)選的，所述脈動(dòng)擋風(fēng)板兩側(cè)活動(dòng)設(shè)置在第一導(dǎo)軌上，通過(guò)氣缸中活塞桿的動(dòng)作控制脈動(dòng)擋風(fēng)板在第一導(dǎo)軌上沿導(dǎo)風(fēng)管道橫截面方向運(yùn)動(dòng)。
[0010]優(yōu)選的，所述氣缸工作控制裝置包括空氣壓縮機(jī)、電磁閥和控制電磁閥打開(kāi)和關(guān)閉狀態(tài)的電磁閥通斷控制器，所述空氣壓縮機(jī)通過(guò)電磁閥與氣缸連接，所述電磁閥連接電磁閥通斷控制器。
[0011]優(yōu)選的，所述半諧波擋風(fēng)板兩側(cè)活動(dòng)設(shè)置于第二導(dǎo)軌上，通過(guò)連桿的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作控制半諧波擋風(fēng)板在第二導(dǎo)軌上沿導(dǎo)風(fēng)管道的橫截面方向運(yùn)動(dòng)。
[0012]優(yōu)選的，所述連桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置包括減速齒輪組以及控制減速齒輪組工作的電動(dòng)機(jī)，所述連桿的一端與半諧波擋風(fēng)板上的水平滑道活動(dòng)連接，另一端與減速齒輪組的動(dòng)力輸出軸固定連接。
[0013]優(yōu)選的，所述導(dǎo)風(fēng)管道的入風(fēng)口處設(shè)置有蜂窩器和阻尼網(wǎng)；所述導(dǎo)風(fēng)管道中的出風(fēng)口處設(shè)置有風(fēng)速計(jì)。
[0014]優(yōu)選的，所述導(dǎo)流板組包括沿導(dǎo)風(fēng)管道橫截面設(shè)置的水平導(dǎo)流板和豎直導(dǎo)流板，所述水平導(dǎo)流板和豎直導(dǎo)流板均連接步進(jìn)電機(jī)和聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0015]本發(fā)明的第二目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種基于上述組合風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)生裝置實(shí)現(xiàn)的組合風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)生方法，步驟如下:
[0016]S1、開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)吹出的風(fēng)通過(guò)導(dǎo)風(fēng)管道的入風(fēng)口進(jìn)入到導(dǎo)風(fēng)管道；根據(jù)需要產(chǎn)生的風(fēng)型控制脈動(dòng)風(fēng)型發(fā)生器和半諧波風(fēng)型發(fā)生器的工作狀態(tài)，并且通過(guò)導(dǎo)流板組改變導(dǎo)風(fēng)管道的出風(fēng)方向；若需要產(chǎn)生脈動(dòng)風(fēng)型，則進(jìn)入步驟S2 ;若需要產(chǎn)生半諧波風(fēng)型，則進(jìn)入步驟S3，若需要產(chǎn)生勻速風(fēng)型，則進(jìn)入步驟S4 ；
[0017]S2、脈動(dòng)風(fēng)型發(fā)生器的氣缸工作控制裝置控制氣缸中活塞桿的動(dòng)作，脈動(dòng)擋風(fēng)板根據(jù)活塞桿的動(dòng)作沿導(dǎo)風(fēng)管道橫截面方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)脈動(dòng)擋風(fēng)板的運(yùn)動(dòng)控制以脈沖規(guī)律變化的導(dǎo)風(fēng)管道風(fēng)口面積，產(chǎn)生脈動(dòng)風(fēng)型；本步驟中脈動(dòng)風(fēng)型發(fā)生器控制半諧波擋風(fēng)板處于打開(kāi)狀態(tài)并且處于某一位置，即本步驟中控制半諧波擋風(fēng)板底部距離導(dǎo)風(fēng)管道內(nèi)表面一定的距離；
[0018]S3、半諧波風(fēng)型發(fā)生器的連桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置控制連桿做旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，半諧波擋風(fēng)板根據(jù)連桿的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作沿導(dǎo)風(fēng)管道橫截面方向運(yùn)動(dòng)，通過(guò)半諧波擋風(fēng)板的運(yùn)動(dòng)控制以諧波規(guī)律變化的導(dǎo)風(fēng)管道風(fēng)口面積，產(chǎn)生半諧波風(fēng)型；本步驟中脈動(dòng)風(fēng)型發(fā)生器控制脈動(dòng)擋風(fēng)板處于打開(kāi)狀態(tài)并且處于某一位置，即本步驟中控制脈動(dòng)擋風(fēng)板底部距離導(dǎo)風(fēng)管道內(nèi)表面一定的距離；
[0019]S4、控制脈動(dòng)擋風(fēng)板和半諧波擋風(fēng)板均處于打開(kāi)狀態(tài)，即控制脈動(dòng)擋風(fēng)板底部和半諧波擋風(fēng)板底部距離導(dǎo)風(fēng)管道表面一定的距離。使得導(dǎo)風(fēng)管道入風(fēng)口的風(fēng)場(chǎng)穿過(guò)脈動(dòng)擋風(fēng)板和半諧波擋風(fēng)板后直接從出風(fēng)口吹出。
[0020]優(yōu)選的，所述氣缸工作控制裝置包括空氣壓縮機(jī)、電磁閥和控制電磁閥打開(kāi)和關(guān)閉狀態(tài)的電磁閥通斷控制器，所述空氣壓縮機(jī)通過(guò)電磁閥與氣缸連接，所述電磁閥連接電磁閥通斷控制器；
[0021]在所述步驟S2中，氣缸工作控制裝置控制氣缸中活塞桿動(dòng)作的具體過(guò)程如下:當(dāng)電磁閥通斷控制器控制電磁閥打開(kāi)時(shí)，空氣壓縮機(jī)的氣流通過(guò)電磁閥進(jìn)入到氣缸中，推動(dòng)氣缸的活塞桿動(dòng)作，帶動(dòng)脈動(dòng)擋風(fēng)板沿導(dǎo)風(fēng)管道橫截面的運(yùn)動(dòng)；當(dāng)電磁閥通斷控制器控制電磁閥關(guān)閉時(shí)，阻斷空氣壓縮機(jī)的氣流進(jìn)入到氣缸中，活塞桿恢復(fù)到原來(lái)的位置上，同時(shí)也帶動(dòng)脈動(dòng)擋風(fēng)板恢復(fù)到原來(lái)位置上，得到以脈沖規(guī)律變化的導(dǎo)風(fēng)管道風(fēng)口面積。
[0022]優(yōu)選的，所述連桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置包括減速齒輪組以及控制減速齒輪組工作的電動(dòng)機(jī)，所述連桿的一端與半諧波擋風(fēng)板上的水平滑道活動(dòng)連接，另一端與減速齒輪組的動(dòng)力輸出軸固定連接；
[0023]在所述步驟S3中，半諧波風(fēng)型發(fā)生器的連桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置控制連桿做旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的具體過(guò)程如下:控制電動(dòng)機(jī)工作，電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力通過(guò)減速齒輪組帶動(dòng)連桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，連桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)通過(guò)水平滑道與連桿連接的半諧波擋風(fēng)板沿導(dǎo)風(fēng)管道橫截面方向運(yùn)動(dòng)，得到以諧波規(guī)律變化的導(dǎo)風(fēng)管道風(fēng)口面積。
[0024]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0025](I)本發(fā)明組合風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)生裝置通過(guò)脈動(dòng)風(fēng)型發(fā)生器和半諧波風(fēng)型發(fā)生器產(chǎn)生脈動(dòng)風(fēng)型、半諧波風(fēng)型以及勻速風(fēng)型，通過(guò)導(dǎo)流板組可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)場(chǎng)風(fēng)向的控制，本發(fā)明裝置可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)型、風(fēng)向和風(fēng)速的調(diào)節(jié)，能夠?qū)Σ煌r風(fēng)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行模擬，可用于研宄弦線類結(jié)構(gòu)的振動(dòng)分析，也可用于農(nóng)作物分級(jí)和風(fēng)送噴藥等研宄；具有適用領(lǐng)域廣、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、控制簡(jiǎn)單和響應(yīng)迅速的優(yōu)點(diǎn)。
[0026](2)本發(fā)明組合風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)生裝置的脈動(dòng)風(fēng)型發(fā)生器可通過(guò)控制氣缸工作控制裝置中電磁閥通電和斷電的頻率和周期得到不同的脈動(dòng)風(fēng)型；半諧波風(fēng)型發(fā)生器可通過(guò)控制連桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整諧波的角頻率，得到不同的半諧波風(fēng)型。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1a和I