[发明专利]一种旋转圆柱模型试验装置

说明书

本发明涉及一种旋转圆柱模型试验装置，包括支撑塔，支撑塔周向外侧转动套设圆筒；支撑塔内部固装驱动器，驱动器输出端安装转轮，转轮圆周边缘伸出支撑塔，转轮圆周边缘与圆筒内壁面贴合；支撑塔上部转动安装转轴，转轴上端向上伸出支撑塔，转轴上端端头安装转盘，转盘圆周方向与圆筒内壁面固装；支撑塔底面安装力天平；使用时，试验装置通过力天平安装于风洞测试地面，圆筒上方通过紧固件安装短圆筒获得预设长径比的旋转圆柱，驱动器带动转轮转动，转轮经圆周面摩擦力带动与其贴合的圆筒转动，旋转圆柱整体转动，从而通过扭矩仪测量转动扭矩，通过力天平测量升阻力；本发明用于旋转圆柱模型试验，转动可靠稳定，有力保障了试验效果。

技术领域

本发明涉及旋转圆柱试验装备技术领域，尤其是一种旋转圆柱模型试验装置。

背景技术

模型试验方法是对设备的气动力特性进行评估的主要技术手段之一，旋转圆柱扰流是其中难度较高的模型试验。现有的旋转圆柱扰流试验均用于模拟理想状态下的旋转圆柱，其将旋转圆柱悬吊于空中进行试验，试验转速较低，难以达到较高的转速。

船用风力助推转子，是一种通过旋转圆柱利用风能为船舶航行提供助推力，从而实现船舶节能减排的装置，其实际上是一端固定于甲板之上的悬臂结构。使用过程中的船用风力助推转子受到大气边界层的影响，其与现有旋转圆柱扰流模型试验中旋转圆柱的流体态存在着较大区别。另一方面，为保证旋转圆柱的模型试验结果贴合实际并可以用于工程实际，需要保证试验过程中转子，即旋转圆柱的雷诺数Re满足临界条件，即试验风速不小于临界值，在试验转速比(转子表面线速度与风速的比值)一定的情况下，转子的表面速度也存在临界值。因此，转子模型的半径越小，需要的试验转速越高，而现有的试验装置因其本身结构的限制均难以满足对转速的需求。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的旋转圆柱模型试验装置，从而满足于旋转圆柱试验时对转速的要求，并且转动稳定可靠，有效保障了试验效果。

本发明所采用的技术方案如下：

一种旋转圆柱模型试验装置，包括支撑塔，支撑塔周向外侧转动套设有圆筒；所述支撑塔内部固装有驱动器，驱动器输出端安装有转轮，转轮圆周边缘伸出支撑塔，转轮圆周边缘与圆筒内壁面贴合或啮合；所述支撑塔上部转动安装有转轴，转轴上端向上伸出支撑塔，转轴上端端头安装有转盘，转盘圆周方向与圆筒内壁面固装；所述支撑塔底面安装有力天平。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述支撑塔容纳于圆筒内部，支撑塔外圆周面与圆筒内壁面之间存在间隔；支撑塔圆周面的下部与圆筒之间安装有大轴承或者滚珠机构。

所述支撑塔底部向着圆周方向延伸有基座，基座的直径大于支撑塔及圆筒的直径；

所述滚珠机构的结构为：包括沿着圆筒外圆周面的下边缘周向安装的支架，支架与支撑塔之间沿着周向安装有多个滚珠；所述滚珠与支架上对应的孔卡装，单个滚珠相对于支架转动；位于支架外部的滚珠贴合于支撑塔与基座的衔接处，滚珠与支撑塔外壁面下部、基座上表面同时接触。

所述支撑塔底面安装力天平，支撑塔通过力天平固装于外部风洞实验室地面上。

位于支撑塔顶面与转盘之间的转轴上固装有扭矩仪；所述转轮的轴向与圆筒的轴向平行。

位于转盘上方的圆筒上依次安装有多个短圆筒，圆筒与多个短圆筒共同构成旋转圆柱。

多个短圆筒沿着圆筒轴向依次向上衔接安装；所述圆筒与短圆筒之间、以及相邻短圆筒之间通过紧固件相连。

所述转盘位于旋转圆柱高度的1/2～3/4处。

所述支撑塔顶部为圆坛结构，沿着圆坛结构的轴心转动安装有转轴；所述转轴与圆坛结构之间安装有轴承。