[发明专利]一种测量风速风向的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量风速风向的装置。

背景技术

      目前市面上测风仪主要分为机械式和非机械式两类。机械式主要包括风杯式和螺旋桨式，而由于日常使用中机械摩擦以及沙石对转动部件的击打作用，导致其使用寿命不高。特别是在低温结冰情况下，在2008年历史罕见的雨雪冰冻天气中，受灾省份大量机械式测风仪风向标、风杯被冻住而不能旋转，导致测风仪失灵。非机械式主要包括热式（热线、热球）和超声波两类。热式测风仪其探针对流场有一定扰动，还具有热线易断裂、需定期维护与校准等缺点，因此其应用也比较局限。采用超声波测风虽然测量精度较高，但价格较昂贵，并且安装位置要求较高。而基于测力方式的测风仪市面上还未曾见到。

      圆柱与圆球测风速风向的相关研究有人在进行，但是圆柱与圆球在测量风速风向时会遇到空气动力学问题。圆柱与圆球绕流问题国内外学者早有研究，在雷诺数约在3×10⁵时，其阻力系数会有个陡然下降的区域，称为临界雷诺区，即所受合力与风速不是完全的单调关系，在临界雷诺区，风速与圆柱与圆球所受气动力不是一一对应的。并且临界雷诺数的大小与来流湍流度、圆柱圆球表面粗糙度等因素相关，是变化的。当雷诺数Re较小时，其迎风面边界层均为层流，气流分离点位置靠前，在迎风侧85°左右，背风面分离区面积大、压力低。随着Re提高，达到临界雷诺数后，迎风面边界层流动在分离前转捩，分离为湍流分离。湍流由于内外层能量交换强烈，维持附壁流动能力强，因此分离点位置移后至背风面100°以后，背风面压力得到一定程度恢复，且分离区面积大大缩小，因此阻力系数阻力系数骤减。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种适用环境广的，测量结果更加精确可靠的测量风速风向的装置。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：包括迎风受力体、变形杆、安装座、传感器、数据线和安装有专用软件的主机；所述迎风受力体、变形杆和安装座从上到下顺序组装在一起；所述传感器安装在变形杆上，传感器的输出端通过数据线与主机电连接；所述迎风受力体由两块相互垂直的竖板组成刚性结构，两块竖板立体相间垂直和/或互相贯穿垂直。

所述变形杆上安装传感器的部位的横截面呈矩形结构。

所述变形杆上安装的装传感器为拉伸应变片。

所述变形杆上安装的装传感器为压力应变片。

所述竖板的外轮廓线为直线和/或曲线组成。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：构造简单合理，解决了本技术领域的技术难题，克服了临界雷诺区的技术难题，使得测量精度更加精准可靠。

附图说明

图1为本发明一实施例结构示意图；

图2为1的俯视放大结构示意图；

图3为图1的A-A剖视只安装拉伸应变片放大结构示意图；

图4为图1的A-A剖视安装拉伸应变片和压力应变片放大结构示意图；

图5为本发明的装置所受合力随风速变化曲线；

图6为背景技术圆柱与圆球所受合力随风速变化曲线；

图中：1-竖板，2-变形杆，3-安装座，4-传感器，5-数据线，6-主机，7-拉伸应变片，8-压力应变片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

参考附图1-4：包括迎风受力体、变形杆2、安装座3、传感器4、数据线5和安装有专用软件的主机6；所述迎风受力体、变形杆2和安装座3从上到下顺序组装在一起；所述传感器4安装在变形杆2上，传感器4的输出端通过数据线5与主机6电连接；所述迎风受力体由两块相互垂直的竖板1组成刚性结构，两块竖板1立体相间垂直和/或互相贯穿垂直。

所述变形杆2上安装传感器4的部位的横截面呈矩形结构。

所述变形杆2上安装的装传感器4为拉伸应变片7。

所述变形杆2上安装的装传感器4为压力应变片8。

所述竖板1的外轮廓线为直线和/或曲线组成。

   参考图5，本发明的方法中采用的风力接收装置的迎风受力体为钝体结构，且为两块相互垂直布置的竖板，竖板在风洞试验中遵循钝体绕流规律，即：当气流流过竖板时，气流在竖板边沿必然分离，不存在临界雷诺区的问题。从图1中可以看到，其趋势为单调，竖板所受合力随风速呈一一对应关系，因此能够在任意风速下进行风速测量。风力接收装置采用相互垂直布置的两个竖板，能够检测到任意方位的风力大小。