[实用新型]旋转式风洞流场显示试验模型支架

说明书

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场，通过图像采集系统，分别记录下t₁、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场，进一步处理分析就可得到整个流场的速度场、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1所示，其中模型32一般置于风洞断面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：

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。