專利名稱：風(fēng)洞流場顯示試驗?zāi)Ｐ托D(zhuǎn)支架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
風(fēng)洞流場顯示試驗中，通常需要拍攝多種風(fēng)向角下建筑結(jié)構(gòu)縮尺模型表面的流線和速度場分布，因而在試驗中需多次旋轉(zhuǎn)模型，以模擬不同風(fēng)向角。本發(fā)明為一種方便調(diào)整模型角度的風(fēng)洞流場顯示試驗?zāi)Ｐ托D(zhuǎn)支架，有效提高了角度調(diào)節(jié)的效率和精度。
背景技術(shù)：
流場顯示技術(shù)是流體力學(xué)試驗的一個重要組成部分，其中粒子圖像測速 (Particle Image Velocimetry, abbr. PIV)是在傳統(tǒng)流場顯示技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用光學(xué)技術(shù)及圖像分析技術(shù)的研究成果而迅速成長起來的新型流場測試手段。PIV技術(shù)的重要特點(diǎn)就是突破了空間單點(diǎn)測量技術(shù)的局限性，可在同一時刻記錄下整個測量平面內(nèi)的信息， 進(jìn)而獲得平面速度場、渦量場和雷諾應(yīng)力分布等。隨著PIV技術(shù)的發(fā)展，國外大部分研究人員已將PIV方法直接應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)縮尺模型的風(fēng)洞試驗中，以觀察結(jié)構(gòu)表面的旋渦、繞流現(xiàn)象。PIV的基本原理如下在流場中播撒合適的示蹤粒子，然后脈沖激光器發(fā)出的激光片光源會連續(xù)兩次照亮被測流場，通過圖像采集系統(tǒng)，分別記錄下、、t2時刻的流場粒子圖像(其時間間隔」t精確可調(diào))，經(jīng)過數(shù)字圖像處理，求出」t內(nèi)粒子的位移，進(jìn)而獲得示蹤粒子速度場，進(jìn)一步處理分析就可得到整個流場的速度場、渦量場、流線等流場信息。風(fēng)洞流場顯示試驗在風(fēng)洞中的布置如圖1所示，其中模型32—般置于風(fēng)洞斷面31 中心處，脈沖激光器33置于風(fēng)洞頂部。由于風(fēng)洞側(cè)壁底部是固體不透明材質(zhì)且風(fēng)洞地板對測試流場的影響較大，這就導(dǎo)致CCD相機(jī)34無法直接擱置在地面上，而是應(yīng)該抬高拍攝，因而試驗中需設(shè)置支架35將模型也相應(yīng)地架高固定，使模型高度基本與CCD相機(jī)34高度一致，以便CCD相機(jī)34能夠有效捕捉模型上方的流場信息。實(shí)際風(fēng)洞試驗中的建筑結(jié)構(gòu)模型通常具有不對稱性，并且試驗工況設(shè)計中多數(shù)需考慮不同風(fēng)向，加之目前PIV試驗所使用的脈沖激光器具有固定性和不易調(diào)整性，傳統(tǒng)做法是試驗人員進(jìn)入風(fēng)洞，通過多次搬動支架與模型以達(dá)到所要求的風(fēng)攻角。然而，由于模型支架的笨重和調(diào)整參照性不強(qiáng)，尤其是在設(shè)定了多種試驗風(fēng)攻角的情況下，這種傳統(tǒng)做法使得模型風(fēng)攻角的調(diào)整精度難以得到保證。此外，Piv試驗中播撒的示蹤粒子系通過煙霧產(chǎn)生，該煙霧具有一定的毒性，長時間曝露在該示蹤粒子環(huán)境中對人體傷害較大。試驗中既要有足夠的時間進(jìn)行模型角度的調(diào)整并達(dá)到精度要求，又要避免長時間曝露在煙霧環(huán)境中，這就對風(fēng)洞流場顯示試驗提出了精度和效率并行的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)洞流場顯示試驗的風(fēng)洞流場顯示試驗?zāi)Ｐ托D(zhuǎn)支架。本發(fā)明可以快速、連續(xù)地調(diào)整風(fēng)洞試驗中模型與來流的相對夾角；并且可以準(zhǔn)確地調(diào)整支架水平平整度，以便平穩(wěn)地安放試驗?zāi)Ｐ汀１景l(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種風(fēng)洞流場顯示試驗?zāi)Ｐ托D(zhuǎn)支架，包括相互平行的底板與頂板，在底板與頂板設(shè)有支撐桁架，在頂板上設(shè)有中心圓孔，在中心圓孔的圓周上設(shè)有凸緣，在凸緣上套設(shè)有旋轉(zhuǎn)板，在旋轉(zhuǎn)板上設(shè)有刻度指針和若干模型固定螺栓，在頂板上設(shè)有與刻度指針配合使用的刻度線，在頂板上設(shè)有限位扣，且限位扣一端與頂板固定連接，另一端位于旋轉(zhuǎn)板邊緣頂面上方，在限位扣上螺紋連接有限位固定螺栓。本發(fā)明進(jìn)一步采用以下技術(shù)措施
在底板上設(shè)有第一水平儀和第二水平儀以及高度調(diào)節(jié)螺栓，所述的第一水平儀和第二水平儀正交布置，所述高度調(diào)節(jié)螺栓與底板螺紋連接且高度調(diào)節(jié)螺栓的頭部穿過底板，在高度調(diào)節(jié)螺栓的頭部設(shè)有球頭，高度調(diào)節(jié)螺栓通過球頭旋轉(zhuǎn)連接有橡膠墊。有益效果
實(shí)際風(fēng)洞試驗中的建筑結(jié)構(gòu)模型通常具有不對稱性，并且試驗工況設(shè)計中多數(shù)需考慮不同風(fēng)向，加之目前PIV試驗所使用的脈沖激光器具有固定性和不易調(diào)整性，傳統(tǒng)做法是試驗人員進(jìn)入風(fēng)洞，通過多次搬動支架與模型以達(dá)到所要求的風(fēng)攻角。然而，由于模型支架的笨重和調(diào)整參照性不強(qiáng)，尤其是在設(shè)定了多種試驗風(fēng)攻角的情況下，這種傳統(tǒng)做法使得模型風(fēng)攻角的調(diào)整精度難以得到保證。此外，Piv試驗中播撒的示蹤粒子系通過煙霧產(chǎn)生， 該煙霧具有一定的毒性，長時間曝露在該示蹤粒子環(huán)境中對人體傷害較大。試驗中既要有足夠的時間進(jìn)行模型角度的調(diào)整并達(dá)到精度要求，又要避免長時間曝露在煙霧環(huán)境中，這就對風(fēng)洞流場顯示試驗提出了精度和效率并行的要求。本發(fā)明提供了一種構(gòu)造簡單、加工方便的風(fēng)洞流場顯示試驗?zāi)Ｐ托D(zhuǎn)支架在底板設(shè)置水平儀和高度調(diào)節(jié)螺栓，解決了支架水平度調(diào)整的問題；支架底部連接螺栓與橡膠墊所采用的萬向節(jié)可有效避免地面不平整對支架頂面水平度的影響。并且支架底部橡膠墊可以提供足夠的側(cè)向摩擦力。頂板上附加旋轉(zhuǎn)板與角度刻度線，旋轉(zhuǎn)板上設(shè)刻度指針，兩者配合可以快速、準(zhǔn)確旋轉(zhuǎn)模型至所需要的角度。該支架一方面滿足了風(fēng)洞流場顯示試驗?zāi)Ｐ椭С懈叨鹊男枨螅硪环矫婢哂薪嵌刃D(zhuǎn)快捷準(zhǔn)確、水平度調(diào)整方便的特點(diǎn)，避免了因人工搬動模型引入的模型位置誤差?？焖?、方便地調(diào)節(jié)模型至所需方位，有效避免了操作人員長時間暴露在示蹤粒子所產(chǎn)生的煙霧之中，減少了其對人體的傷害。頂板、底板和旋轉(zhuǎn)板均采用鋼板制成，頂板與底板間通過采用桿系支撐桁架連接； 旋轉(zhuǎn)板與頂板中心處開孔，并在頂板中心孔處預(yù)留凸緣，旋轉(zhuǎn)板套在該凸緣上，頂板與旋轉(zhuǎn)板可以繞中心進(jìn)行面內(nèi)旋轉(zhuǎn)；頂板邊緣設(shè)置限位扣，限位扣上的固定螺栓擰緊后頂住旋轉(zhuǎn)板，由此約束頂板與旋轉(zhuǎn)板間的相對轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)板上設(shè)置若干螺栓，用于風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ团c旋轉(zhuǎn)板的連接；頂板邊緣設(shè)置角度刻度線，旋轉(zhuǎn)板上設(shè)有指針刻度，兩者配合以確定模型相對旋轉(zhuǎn)角度。底板上設(shè)有高度調(diào)節(jié)螺栓和正交布置的第一水平儀和第二水平儀；高度調(diào)節(jié)螺栓端部的球頭埋入橡膠墊內(nèi)，一方面防止轉(zhuǎn)到高度調(diào)節(jié)螺栓時橡膠墊的跟轉(zhuǎn)，另一方面避免高度調(diào)節(jié)螺栓與底板垂直度差異對水平度調(diào)節(jié)的影響，因而具有很好的水平調(diào)節(jié)功能， 可適用地面不平整的情況；橡膠墊的作用系提高支架的側(cè)向抗滑移承載力，避免橫向風(fēng)荷載過大導(dǎo)致支架滑移或出現(xiàn)微幅振動、進(jìn)而影響模型試驗結(jié)果。頂板與旋轉(zhuǎn)板中心開孔的另一個作用在于當(dāng)需進(jìn)行模型測壓試驗時，測壓管可以通過該孔導(dǎo)出、接至測壓設(shè)備上。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行說明。圖1風(fēng)洞內(nèi)PIV測試儀器和模型位置圖。圖2支架立面圖。圖3支架平面圖。圖4 圖2中的1-1剖面。圖5 圖3中的2-2剖面。圖6高度調(diào)節(jié)螺栓與橡膠墊。圖7支架三維視圖。以上的圖中有風(fēng)洞斷面31、風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ?2、脈沖激光器33、C⑶相機(jī)34、模型支架35 ；
旋轉(zhuǎn)板1、頂板2、底板3、支撐桁架4、限位扣5、限位固定螺栓6、高度調(diào)節(jié)螺栓7、凸緣 8、模型固定螺栓9、刻度指針10、第一水平儀21、第二水平儀22、橡膠墊12、刻度線13。
具體實(shí)施例方式一種風(fēng)洞流場顯示試驗?zāi)Ｐ托D(zhuǎn)支架，包括相互平行的底板3與頂板2，在底板 3與頂板2設(shè)有支撐桁架4，在頂板2上設(shè)有中心圓孔，在中心圓孔的圓周上設(shè)有凸緣8，在凸緣8上套設(shè)有旋轉(zhuǎn)板1，在旋轉(zhuǎn)板1上設(shè)有刻度指針10和若干模型固定螺栓9，在頂板2 上設(shè)有與刻度指針10配合使用的刻度線13，以準(zhǔn)確定位模型的旋轉(zhuǎn)角度。在頂板2上設(shè)有限位扣5，且限位扣5 —端與頂板2固定連接，另一端位于旋轉(zhuǎn)板 1邊緣頂面上方，在限位扣5上螺紋連接有限位固定螺栓6。在底板3上設(shè)有第一水平儀21 和第二水平儀22以及高度調(diào)節(jié)螺栓7，所述的第一水平儀21和第二水平儀22正交布置，所述高度調(diào)節(jié)螺栓7與底板3螺紋連接且高度調(diào)節(jié)螺栓7的頭部穿過底板3，在高度調(diào)節(jié)螺栓 7的頭部設(shè)有球頭14，高度調(diào)節(jié)螺栓7通過球頭14旋轉(zhuǎn)連接有橡膠墊12。底板3邊緣共設(shè)置三個呈等邊三角形布置的高度調(diào)節(jié)螺栓7。每個高度調(diào)節(jié)螺栓 7頂部均焊有薄鋼片，以便手動旋轉(zhuǎn)螺栓調(diào)節(jié)底板高度。高度調(diào)節(jié)螺栓7底部與橡膠墊12 采用萬向節(jié)鉸接，以便咬合螺桿且避免高度螺栓7旋轉(zhuǎn)時，橡膠墊12出現(xiàn)跟轉(zhuǎn)；橡膠墊12 的作用是增加支架與地面的摩擦力，提高其側(cè)向承載剛度。在底板3上表面另外設(shè)置兩個正交布置的第一水平儀21和第二水平儀22。結(jié)合水平儀11與高度調(diào)節(jié)螺栓7可以準(zhǔn)確地將旋轉(zhuǎn)板1上表面調(diào)至水平狀態(tài)，確保試驗?zāi)Ｐ偷钠秸取?br> 權(quán)利要求
1.一種風(fēng)洞流場顯示試驗?zāi)Ｐ托D(zhuǎn)支架，其特征在于，包括相互平行的底板(3)與頂板(2)，在底板(3)與頂板(2)設(shè)有支撐桁架(4)，在頂板(2)上設(shè)有中心圓孔，在中心圓孔的圓周上設(shè)有凸緣(8)，在凸緣(8)上套有旋轉(zhuǎn)板(1)，在旋轉(zhuǎn)板(1)模型上設(shè)有刻度指針(10) 和若干模型固定螺栓(9)，在頂板(2)上設(shè)有與刻度指針(10)配合使用的刻度線(13)，在頂板(2)上設(shè)有限位扣(5)，且限位扣(5)—端與頂板(2)固定連接，另一端位于旋轉(zhuǎn)板(1)邊緣頂面上方，在限位扣(5)上螺紋連接有限位固定螺栓(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)洞流場顯示試驗?zāi)Ｐ托D(zhuǎn)支架，其特征在于，在底板(3) 上設(shè)有第一水平儀(21)和第二水平儀(22)以及三個高度調(diào)節(jié)螺栓(7)，所述的第一水平儀 (21)和第二水平儀(22)正交布置，所述高度調(diào)節(jié)螺栓(7 )與底板(3)螺紋連接且高度調(diào)節(jié)螺栓(7)的頭部穿過底板(3)，在高度調(diào)節(jié)螺栓(7)的頭部設(shè)有球頭(14)，高度調(diào)節(jié)螺栓(7) 通過球頭(14)旋轉(zhuǎn)連接有橡膠墊(12)。
全文摘要
一種風(fēng)洞流場顯示試驗?zāi)Ｐ托D(zhuǎn)支架，是針對風(fēng)洞流場顯示試驗中，傳統(tǒng)模型支架存在的水平度和旋轉(zhuǎn)角度調(diào)整均不方便且精度不高的問題而提出，在支架底板設(shè)置高度調(diào)節(jié)螺栓和水平儀以滿足試驗?zāi)Ｐ退蕉鹊囊?；在支架頂板邊緣設(shè)置角度刻度線，在頂板上方設(shè)置旋轉(zhuǎn)板，進(jìn)而可以快速、準(zhǔn)確地旋轉(zhuǎn)模型，以調(diào)整試驗?zāi)Ｐ椭了栾L(fēng)攻角。除風(fēng)洞流場顯示試驗之外，該支架還考慮了風(fēng)洞測壓試驗的需要，在頂板和旋轉(zhuǎn)板中心預(yù)留了孔洞，以便模型底部測壓管與風(fēng)洞地板以下測壓設(shè)備的連接。本發(fā)明解決了風(fēng)洞流場顯示試驗中人工調(diào)整模型水平度和旋轉(zhuǎn)角度精度較差的問題，不僅可以用于風(fēng)洞中單純的建筑結(jié)構(gòu)縮尺模型風(fēng)洞流場顯示試驗，還可用于同步測壓試驗。
文檔編號G01M9/04GK102539109SQ20121001691
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者葉繼紅, 董欣 申請人:東南大學(xué)