专利名称：旋转式风洞流场显示试验模型支架的制作方法
技术领域：
风洞流场显示试验中，通常需要拍摄多种风向角下建筑结构缩尺模型表面的流线和速度场分布，因而在试验中需多次旋转模型，以模拟不同风向角。本实用新型为一种方便调整模型角度的旋转式风洞流场显示试验模型支架，有效提高了角度调节的效率和精度。
背景技术：
流场显示技术是流体力学试验的一个重要组成部分，其中粒子图像测速(Particle Image Velocimetry, abbr. PIV)是在传统流场显示技术的基础上,利用光学技术及图像分析技术的研究成果而迅速成长起来的新型流场测试手段。PIV技术的重要特点就是突破了空间单点测量技术的局限性，可在同一时刻记录下整个测量平面内的信息，进而获得平面速度场、涡量场和雷诺应力分布等。随着PIV技术的发展，国外大部分研究人员已将PIV方法直接应用于建筑结构缩尺模型的风洞试验中，以观察结构表面的旋涡、绕 流现象。PIV的基本原理如下在流场中播撒合适的示踪粒子，然后脉冲激光器发出的激光片光源会连续两次照亮被测流�。ü枷癫杉低常直鸺锹枷耯、t2时刻的流场粒子图像(其时间间隔」t精确可调)，经过数字图像处理，求出」t内粒子的位移，进而获得示踪粒子速度�。徊酱矸治鼍涂傻玫秸隽鞒〉乃俣瘸�、涡量场、流线等流场信息。风洞流场显示试验在风洞中的布置如图I所示，其中模型32—般置于风洞断面31中心处，脉冲激光器33置于风洞顶部。由于风洞侧壁底部是固体不透明材质且风洞地板对测试流场的影响较大，这就导致CCD相机34无法直接搁置在地面上，而是应该抬高拍摄，因而试验中需设置支架35将模型也相应地架高固定，使模型高度基本与CCD相机34高度一致，以便CCD相机34能够有效捕捉模型上方的流场信息。实际风洞试验中的建筑结构模型通常具有不对称性，并且试验工况设计中多数需考虑不同风向，加之目前PIV试验所使用的脉冲激光器具有固定性和不易调整性，传统做法是试验人员进入风洞，通过多次搬动支架与模型以达到所要求的风攻角。然而，由于模型支架的笨重和调整参照性不强，尤其是在设定了多种试验风攻角的情况下，这种传统做法使得模型风攻角的调整精度难以得到保证。此外，Piv试验中播撒的示踪粒子系通过烟雾产生，该烟雾具有一定的毒性，长时间曝露在该示踪粒子环境中对人体伤害较大。试验中既要有足够的时间进行模型角度的调整并达到精度要求，又要避免长时间曝露在烟雾环境中，这就对风洞流场显示试验提出了精度和效率并行的要求。
实用新型内容本实用新型提供一种用于建筑结构风洞流场显示试验的旋转式风洞流场显示试验模型支架。本实用新型可以快速、连续地调整风洞试验中模型与来流的相对夹角；并且可以准确地调整支架水平平整度，以便平稳地安放试验模型。本实用新型采用如下技术方案—种旋转式风洞流场显示试验模型支架，包括相互平行的底板与顶板，在底板与顶板设有支撑桁架，在顶板上设有中心圆孔，在中心圆孔的圆周上设有凸缘，在凸缘上套设有旋转板，在旋转板上设有刻度指针和若干模型固定螺栓，在顶板上设有与刻度指针配合使用的刻度线，在顶板上设有限位扣，且限位扣一端与顶板固定连接，另一端位于旋转板边缘顶面上方，在限位扣上螺纹连接有限位固定螺栓。本实用新型进一步采用以下技术措施在底板上设有第一水平仪和第二水平仪以及高度调节螺栓，所述的第一水平仪和第二水平仪正交布置，所述高度调节螺栓与底板螺纹连接且高度调节螺栓的头部穿过底板，在高度调节螺栓的头部设有球头，高度调节螺栓通过球头旋转连接有橡胶垫。有益效果 实际风洞试验中的建筑结构模型通常具有不对称性，并且试验工况设计中多数需考虑不同风向，加之目前Piv试验所使用的脉冲激光器具有固定性和不易调整性，传统做法是试验人员进入风洞，通过多次搬动支架与模型以达到所要求的风攻角。然而，由于模型支架的笨重和调整参照性不强，尤其是在设定了多种试验风攻角的情况下，这种传统做法使得模型风攻角的调整精度难以得到保证。此外，Piv试验中播撒的示踪粒子系通过烟雾产生，该烟雾具有一定的毒性，长时间曝露在该示踪粒子环境中对人体伤害较大。试验中既要有足够的时间进行模型角度的调整并达到精度要求，又要避免长时间曝露在烟雾环境中，这就对风洞流场显示试验提出了精度和效率并行的要求。本实用新型提供了一种构造简单、加工方便的旋转式风洞流场显示试验模型支架在底板设置水平仪和高度调节螺栓，解决了支架水平度调整的问题；支架底部连接螺栓与橡胶垫所采用的万向节可有效避免地面不平整对支架顶面水平度的影响。并且支架底部橡胶垫可以提供足够的侧向摩擦力。顶板上附加旋转板与角度刻度线，旋转板上设刻度指针，两者配合可以快速、准确旋转模型至所需要的角度。该支架一方面满足了风洞流场显示试验模型支承高度的需求，另一方面具有角度旋转快捷准确、水平度调整方便的特点，避免了因人工搬动模型引入的模型位置误差。快速、方便地调节模型至所需方位，有效避免了操作人员长时间暴露在示踪粒子所产生的烟雾之中，减少了其对人体的伤害。顶板、底板和旋转板均采用钢板制成,顶板与底板间通过采用杆系支撑桁架连接；旋转板与顶板中心处开孔，并在顶板中心孔处预留凸缘，旋转板套在该凸缘上，顶板与旋转板可以绕中心进行面内旋转；顶板边缘设置限位扣，限位扣上的固定螺栓拧紧后顶住旋转板，由此约束顶板与旋转板间的相对转动。旋转板上设置若干螺栓，用于风洞试验模型与旋转板的连接；顶板边缘设置角度刻度线，旋转板上设有指针刻度，两者配合以确定模型相对旋转角度。底板上设有高度调节螺栓和正交布置的第一水平仪和第二水平仪；高度调节螺栓端部的球头埋入橡胶垫内，一方面防止转到高度调节螺栓时橡胶垫的跟转，另一方面避免高度调节螺栓与底板垂直度差异对水平度调节的影响，因而具有很好的水平调节功能，可适用地面不平整的情况；橡胶垫的作用系提高支架的侧向抗滑移承载力，避免横向风荷载过大导致支架滑移或出现微幅振动、进而影响模型试验结果。顶板与旋转板中心开孔的另一个作用在于当需进行模型测压试验时，测压管可以通过该孔导出、接至测压设备上。以下结合附图
和实施方式进一步对本实用新型进行说明。图I风洞内PIV测试仪器和模型位置图。图2支架立面图。图3支架平面图。图4 图2中的1-1剖面。图5 图3中的2-2剖面。图6高度调节螺栓与橡胶垫。
·[0023]图7支架三维视图。以上的图中有风洞断面31、风洞试验模型32、脉冲激光器33、C⑶相机34、模型支架35 ；旋转板I、顶板2、底板3、支撑桁架4、限位扣5、限位固定螺栓6、高度调节螺栓7、凸缘8、模型固定螺栓9、刻度指针10、第一水平仪21、第二水平仪22、橡胶垫12、刻度线13。
具体实施方式
一种旋转式风洞流场显示试验模型支架，包括相互平行的底板3与顶板2，在底板3与顶板2设有支撑桁架4，在顶板2上设有中心圆孔，在中心圆孔的圆周上设有凸缘8，在凸缘8上套设有旋转板I，在旋转板I上设有刻度指针10和若干模型固定螺栓9，在顶板2上设有与刻度指针10配合使用的刻度线13，以准确定位模型的旋转角度。在顶板2上设有限位扣5，且限位扣5 —端与顶板2固定连接，另一端位于旋转板I边缘顶面上方，在限位扣5上螺纹连接有限位固定螺栓6。在底板3上设有第一水平仪21和第二水平仪22以及高度调节螺栓7，所述的第一水平仪21和第二水平仪22正交布置，所述高度调节螺栓7与底板3螺纹连接且高度调节螺栓7的头部穿过底板3，在高度调节螺栓7的头部设有球头14，高度调节螺栓7通过球头14旋转连接有橡胶垫12。底板3边缘共设置三个呈等边三角形布置的高度调节螺栓7。每个高度调节螺栓7顶部均焊有薄钢片，以便手动旋转螺栓调节底板高度。高度调节螺栓7底部与橡胶垫12采用万向节铰接，以便咬合螺杆且避免高度螺栓7旋转时，橡胶垫12出现跟转；橡胶垫12的作用是增加支架与地面的摩擦力，提高其侧向承载刚度。在底板3上表面另外设置两个正交布置的第一水平仪21和第二水平仪22。结合水平仪11与高度调节螺栓7可以准确地将旋转板I上表面调至水平状态，确保试验模型的平整度。
权利要求1.一种旋转式风洞流场显示试验模型支架，其特征在于，包括相互平行的底板(3)与顶板(2)，在底板(3)与顶板(2)设有支撑桁架(4)，在顶板(2)上设有中心圆孔，在中心圆孔的圆周上设有凸缘(8)，在凸缘(8)上套有旋转板(1)，在旋转板(I)模型上设有刻度指针(10)和若干模型固定螺栓(9)，在顶板(2)上设有与刻度指针(10)配合使用的刻度线(13)，在顶板(2)上设有限位扣(5)，且限位扣(5)—端与顶板(2)固定连接，另一端位于旋转板(I)边缘顶面上方，在限位扣(5)上螺纹连接有限位固定螺栓(6)。
2.根据权利要求I所述的旋转式风洞流场显示试验模型支架，其特征在于，在底板(3)上设有第一水平仪(21)和第二水平仪(22)以及三个高度调节螺栓(7)，所述的第一水平仪(21)和第二水平仪(22)正交布置，所述高度调节螺栓(7)与底板(3)螺纹连接且高度调节螺栓(7 )的头部穿过底板(3 )，在高度调节螺栓(7 )的头部设有球头(14 )，高度调节螺栓(7 )通过球头(14)旋转连接有橡胶垫(12)。
专利摘要一种旋转式风洞流场显示试验模型支架，是针对风洞流场显示试验中，传统模型支架存在的水平度和旋转角度调整均不方便且精度不高的问题而提出，在支架底板设置高度调节螺栓和水平仪以满足试验模型水平度的要求；在支架顶板边缘设置角度刻度线，在顶板上方设置旋转板，进而可以快速、准确地旋转模型，以调整试验模型至所需风攻角。除风洞流场显示试验之外，该支架还考虑了风洞测压试验的需要，在顶板和旋转板中心预留了孔洞，以便模型底部测压管与风洞地板以下测压设备的连接。本实用新型解决了风洞流场显示试验中人工调整模型水平度和旋转角度精度较差的问题，不仅可以用于风洞中单纯的建筑结构缩尺模型风洞流场显示试验，还可用于同步测压试验。
文档编号G01M9/04GK202562729SQ201220024729
公开日2012年11月28日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者董欣, 叶继红 申请人:东南大学
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
