[实用新型]一种基于直线式发电机的流致振动发电实验装置

说明书

本实用新型公开了一种基于直线式发电机的流致振动发电实验装置，该实验装置包括承载框架、间距调节模块、单振子模块和直线发电机；其中，承载框架采用镁铝合金型材，框架轻便，且安装简单、方便拆装；间距调节模块固定在承载框架上且与单振子模块固定连接，单振子模块通过间距调节模块改变位置，实现多振子模块间距的调整，使得在多振子实验中间距调节更加便捷；此外本实验装置采用直线式发电机，解决了采用旋转式发电机需要过多中间转换装置带来的能量损耗、体积大、效率低、精度差的问题。本实用新型实验装置能够在流场中测得单个或者多个单自由度弹性支撑圆柱体的涡激振动实验数据，对单振子或者多振子的涡激振动机理及其应用起到指导作用。

技术领域

本实用新型涉及一种流致振动发电的实验装置，特别是涉及一种模拟流场下可进行单或多个单自由度的弹性支撑圆柱体的流致振动实验装置。

背景技术

根据流体力学知识，将柱状结构物置于一定速度的来流当中，其两侧会发生交替泻涡。与漩涡的生成和泄放相关联，柱体会受到横向和流向的脉动压力。如果此时柱体是弹性支撑的，那么脉动流体力会引发柱体的振动，柱体的振动反过来又会改变其尾流结构。这种流体结构物相互作用的问题称为涡激振动。虽然涡激振动在工程中常常被视为一种有害现象，会导致结构物出现疲劳破坏，在桥梁、海洋立管等工程领域，应避免或减弱该现象的发生。但对涡激振动研究的反向探索通过涡激振动效应捕获海流能进行发电，这种发电技术吸引了国内外学者的广泛关注。涡激振动发电装置能够将海流能转化为振动体的机械能，然后振动体带动电机，将机械能转化为电能。

目前，对涡激振动现象的研究最重要的方法之一就是模型试验方法。模型试验方法能够加深对涡激振动机理的认识，并提供可靠的立管涡激振动预报途径和技术。目前模型实验大多采用旋转式发电机来利用涡激振动产生的能量，然而，旋转式发电机需要链条、钢绞绳、传送带或者齿轮等一些中间转换装置，传统机构传动存在链条长、体积大、效率低、精度差等缺陷。并且，目前的模型实验在进行多振子涡激振动实验时，存在振子之间变间距困难，以及框架装置安装繁琐等问题。

实用新型内容

实用新型目的：为克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种能够有效模拟出均匀流场中基于直线式发电机单自由度的弹性支撑多圆柱体的涡激振动实验装置。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种基于直线式发电机的流致振动发电实验装置，所述实验装置包括承载框架、吊挂在承载框架上的多个单振子模块以及位于每个单振子模块中的直线发电机；

其中，所述单振子模块包括主体框架，主体框架包括第一水平部、第二水平部和竖直部，第一水平部与承载框架的横梁固定连接，相互平行的竖直部通过第二水平部固定连接，还包括两根与竖直部平行设置的型材件I，型材件I的端部分别固定在第一水平部和第二水平部上；还包括振子连接件、拉压弹簧、横向连接板、纵向连接板和圆柱振子，振子连接件一端通过拉压弹簧与第一水平部连接，振子连接件另一端与圆柱振子固定连接，横向连接板套设在振子连接件外侧且与振子连接件固定连接，直线发电机位于两根型材件I围合的空间内，直线发电机的推杆与纵向连接板连接，纵向连接板与横向连接板相互交错固定连接；还包括设置于竖直部上的直线导轨I以及与直线导轨I相互配合连接的滑块I，滑块I与振子连接件固定连接，振子连接件通过滑块I沿着直线导轨I向上或向下运动；还包括位于振子连接件上的传感器，传感器通过导线与直线发电机连接，同时传感器通过导线与外部的数据采集仪连接。

其中，所述实验装置还包括间距调节模块，间距调节模块包括固定板、设置在固定板上的直线导轨II、与直线导轨II相互配合连接的滑块II、与滑块II固定连接的装置固定板以及与装置固定板固定连接的中空型杆件，装置固定板通过滑块II沿着直线导轨II向左或向右运动，固定板固定在承载框架上，中空型杆件套设在单振子模块的主体框架上且与竖直部固定连接。