二维方柱风洞试验端部效应抑制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种二维方柱风洞试验端部效应抑制方法及装置，属于风洞试验抑制技术领域，制作三种矩形断面的端部效应的试验模型，在模型轴向中间处四周设有一圈测压孔；将端板设在模型两侧；进行风洞试验，测得风压数据进行计算，分析不同风攻角下的端板尺寸对阻力系数和升力系数的影响；利用施加适当尺寸端板后的阻力系数和升力系数与理论值比较，确定能够有效抑制端部效应的端板尺寸。本发明专利技术提供的二维方柱风洞试验端部效应抑制方法及装置，通过研究不同风攻角下的端板尺寸对风压系数和阻力系数的影响，根据不同端板下模型的测试结果，为类似结构试验时端板的设计及端板数据修正提供依据。

Method and device for suppressing end effect of two-dimensional square column wind tunnel test

The present invention provides a two-dimensional square cylinder wind tunnel test end effect suppression method and device, belonging to the technical field of wind tunnel test inhibition test model, the end effect of making three kinds of rectangular cross section, with a hole in the middle axial model around; end plate is arranged on both sides of the model were calculated; wind tunnel test the measured pressure data, analysis of the influence of end plate size under different wind attack angles on the drag coefficient and lift coefficient; compared with applying the appropriate size of end plate after the drag coefficient and the lift coefficient and the theoretical value, determine the end plate size can effectively restrain the end effect. Two dimensional square column wind tunnel test end effect suppression method provided by the invention and the device through the end plate size of different wind attack angles under the influence of wind pressure coefficient and drag coefficient, according to the test results of different end plate model, provide the basis for the design and modification of the end plate plate data for similar structure test end.

【技术实现步骤摘要】
二维方柱风洞试验端部效应抑制方法及装置
本专利技术属于风洞试验方法
，更具体地说，是涉及一种二维方柱风洞试验端部效应抑制方法及装置。
技术介绍
二维细长结构是桥梁和建筑结构中常见的构件形式，如桥梁的主梁、桥墩、斜拉桥、吊杆、输电系统的导线、建筑中的吊杆和立柱等，这类结构的风荷载和风致振动及控制问题是设计中需要重点考虑的问题。在其抗风研究中，二维节段模型风洞试验是最常用的方法之一。为了保证模型周围的流动为二维流动，模型两端设置端板是常用和必要的手段。以往研究中，缺乏针对不同风攻角下端板尺寸对风压系数影响的研究。同时，当端板尺寸不足时，对试验造成的误差，以及如何对端板不足的试验结果进行修正，也是普遍关心的基本试验技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种二维方柱风洞试验端部效应抑制方法及装置，以解决现有技术中存在的研究二维模型不同风攻角下的端板尺寸对风压系数影响的技术问题，能确定有效抑制端部效应的端板尺寸的理论值，从而确定能够有效抑制端部效应的端板尺寸，以便做到设计合理，节省材料。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种二维方柱风洞试验端部效应抑制方法，包括以下步骤：（1）制作矩形断面的端部效应的试验模型；根据实验对象确定模型宽高比，模型的长度为与风洞壁宽度相适应的定值；在模型上轴向中间位置四周设有一圈若干个测压孔；模型两端固定有端板；（2）将试验模型通过支架上固定在风洞壁上；（3）进行风洞试验，测得风压数据并进行计算，分析不同风攻角下的端板尺寸对阻力系数和升力系数的影响；（4）改变2次以上模型两端固定的端板的尺寸，进行风洞重复试验，确定能够有效抑制端部效应的端板尺寸的理论值；从而确定能够有效抑制端部效应的端板尺寸。进一步地，制作3种试验模型进行分别试验，所述模型宽高比分别为1:1、5:1、10:1，三种断面模型的长度均为1.7米；将模型宽高比为1:1的端板设为圆形，将模型宽高比为5:1、10:1的端板设为矩形。进一步地，所述模型宽高比定为1:1的宽、高均设为100mm；所述模型宽高比定为5:1的宽设为450mm，高设为90mm；所述模型宽高比定为10:1的宽设为450mm，高设为45mm。进一步地，所述模型宽高比定为1:1均匀布置28个测压孔；所述模型宽高比定为5:1的模型均匀布置44个测压孔；所述模型宽高比定为10:1均匀布置60个测压孔。进一步地，所述风洞为一串联双试验段回/直流边界层风洞，低速试验段宽4.4米，高3米，长24米，最大风速超过30米/秒；高速试验段宽2.2米，高2米，长5米，最大风速超过80米/秒。进一步地，所述端板的大小用无量纲尺寸表示；模型宽高比为1:1的端板为圆形，直径分别定为2L、3L、4L、5L、6L，L为模型断面对角线的长度；模型宽高比为5:1和模型宽高比为10:1分别采用矩形断面的端板，用BxHy的形式表示，其中B表示端板宽度方向，x为端板宽度与模型高度h的比值，H表示端板高度方向，y为端板高度与模型高度h的比值；在分析端板大小对试验结果影响的基础上，认为端板的继续增大对结果影响小于5%时的试验结果为理论值；试验发现宽高比为1:1的模型端板尺寸为6L时的测试结果为该模型的理论值；宽高比为5:1的模型端板尺寸为B11H11时的测试结果为该模型的理论值；宽高比为10:1模型端板尺寸为B22H12时测试结果为该模型的理论值。进一步地，对于模型高宽比1:1的二维方柱，当风攻角小于10°时，采用3L的端板能够有效抑制端部效应；当风攻角大于10°，采用5L的端板能够有效抑制端部效应；对于模型高宽比为5:1的二维方柱，当风攻角小于4°时，是否设置端板对阻力系数的影响可以忽略；当风攻角在4°到10°之间时，采用端板宽度为9倍模型高度、端板高度为6倍的模型高度时能够有效抑制端部效应；对于模型高宽比为10：1的二维方柱，当风攻角小于4°时，是否设置端板对阻力系数的影响可以忽略；当风攻角在2°到10°之间时，采用端板宽度为9倍模型高度、端板高度为6倍的模型高度时能够有效抑制端部效应。进一步地，风压系数数据采集采用DTCInitium型电子式压力扫描，最大可同时连接8个压力扫描阀模块，其精度达到±0.15%F.S.，每个模块有64个通道，因此可同步测量的最多通道数为512个，每个通道的采样频率为312.5Hz。以上任一种所述的二维方柱风洞试验端部效应抑制方法所用的装置，包括端部效应试验模型；根据实验对象确定模型宽高比，模型的长度为与风洞壁宽相适应的定值；在模型上轴向中间位置四周设有一圈若干个测压孔；模型两端固定有端板；试验模型通过支架上固定在风洞壁上。进一步地，包括3种试验模型；模型宽高比分别为1:1、5:1、10:1，三种断面模型的长度均为1.7米；将模型宽高比为1:1的端板设为圆形，将模型宽高比为5:1、10:1的端板设为矩形。本专利技术提供的二维方柱风洞试验端部效应抑制方法及装置的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术二维方柱风洞试验端部效应抑制方法及装置，通过研究不同风攻角下的端板尺寸对风压系数和阻力系数的影响，根据不同端板下模型的测试结果，为类似结构试验时端板的科学设计以及端板不足时的数据修正提供依据，以便做到端板设计合理，节省材料。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的二维方柱风洞试验端部效应抑制方法及装置的模型安装示意图；图2为本专利技术实施例提供的二维方柱风洞试验端部效应抑制方法及装置的模型宽高比1:1的测点布置示意图；图3为本专利技术实施例提供的二维方柱风洞试验端部效应抑制方法及装置的模型宽高比5:1的测点布置示意图；图4为本专利技术实施例提供的二维方柱风洞试验端部效应抑制方法及装置的模型宽高比10:1的测点布置示意图；图5为本专利技术实施例提供的二维方柱风洞试验端部效应抑制方法及装置的模型宽高比1:1的端板示意图；图6为本专利技术实施例提供的二维方柱风洞试验端部效应抑制方法及装置的模型宽高比5:1和10:1的端板示意图。其中，图中各附图标记：1-模型；2-端板；3-风洞壁；4-支架。图中，空心箭头表示迎风侧的方向；α表示风攻角；A表示测压孔；L为模型断面对角线的长度，D表示圆形端板直径；H表示端板高度，B表示端板宽度，h表示模型高度，b表示模型宽度。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是本文档来自技高网...

【技术保护点】
二维方柱风洞试验端部效应抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制作矩形断面的端部效应的试验模型；根据实验对象确定模型宽高比，模型的长度为与风洞壁宽度相适应的定值；在模型上轴向中间位置四周设有一圈若干个测压孔；模型两端固定有端板；（2）将试验模型通过支架上固定在风洞壁上；（3）进行风洞试验，测得风压数据并进行计算，分析不同风攻角下的端板尺寸对阻力系数和升力系数的影响；（4）改变2次以上模型两端固定的端板的尺寸，进行风洞重复试验，确定能够有效抑制端部效应的端板尺寸的理论值；从而确定能够有效抑制端部效应的端板尺寸。

【技术特征摘要】
1.二维方柱风洞试验端部效应抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制作矩形断面的端部效应的试验模型；根据实验对象确定模型宽高比，模型的长度为与风洞壁宽度相适应的定值；在模型上轴向中间位置四周设有一圈若干个测压孔；模型两端固定有端板；（2）将试验模型通过支架上固定在风洞壁上；（3）进行风洞试验，测得风压数据并进行计算，分析不同风攻角下的端板尺寸对阻力系数和升力系数的影响；（4）改变2次以上模型两端固定的端板的尺寸，进行风洞重复试验，确定能够有效抑制端部效应的端板尺寸的理论值；从而确定能够有效抑制端部效应的端板尺寸。2.如权利要求1所述的二维方柱风洞试验端部效应抑制方法，其特征在于：制作3种试验模型进行分别试验，所述模型宽高比分别为1:1、5:1、10:1，三种断面模型的长度均为1.7米；将模型宽高比为1:1的端板设为圆形，将模型宽高比为5:1、10:1的端板设为矩形。3.如权利要求2所述的二维方柱风洞试验端部效应抑制方法，其特征在于：所述模型宽高比定为1:1的宽、高均设为100mm；所述模型宽高比定为5:1的宽设为450mm，高设为90mm；所述模型宽高比定为10:1的宽设为450mm，高设为45mm。4.如权利要求1或2所述的二维方柱风洞试验端部效应抑制方法，其特征在于：所述模型宽高比定为1:1均匀布置28个测压孔；所述模型宽高比定为5:1的模型均匀布置44个测压孔；所述模型宽高比定为10:1均匀布置60个测压孔。5.如权利要求1所述的二维方柱风洞试验端部效应抑制方法，其特征在于：所述风洞为一串联双试验段回/直流边界层风洞，低速试验段宽4.4米，高3米，长24米，最大风速超过30米/秒；高速试验段宽2.2米，高2米，长5米，最大风速超过80米/秒。6.如权利要求1所述的二维方柱风洞试验端部效应抑制方法，其特征在于：所述端板的大小用无量纲尺寸表示；模型宽高比为1:1的端板为圆形，直径分别定为2L、3L、4L、5L、6L，L为模型断面对角线的长度；模型宽高比为5:1和模型宽高比为10:1分别采用矩形断面的端板，用BxHy的形式表示，其中B表示端板宽度方向，x为端板宽度与模...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑云飞，肖彬，刘庆宽，梁新华，孙一飞，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：河北,13