【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风力发电，具体为一种实现风洞闭口段角度控制的叶片气动弹性测量装置。
技术介绍
1、风力机叶片在运行过程中会受到多种不同形式的载荷作用，包括气动力、惯性力、重力等。为了实验需求，前人在风洞中加入了主动控制装置以完成实验。近年来，利用气动弹性测量对叶片进行分析受到了广泛关注，并成为广大国内外学者的研究热点。
2、叶片的气动弹性指的是在风力机运行过程中，由于叶片受到气动力、惯性力和重力的作用，叶片的振动和变形所引起的弹性响应。这种弹性响应会影响叶片的运行性能和寿命。因此，对气动弹性进行测量和分析对于风力机的设计和优化具有重要意义。
3、在气动弹性测量方面，一种常用的方法是利用振动测试技术对叶片进行测试。测试时，需要在叶片的不同位置安装振动传感器，以检测叶片的振动情况。同时，还需要在叶片的根部安装力传感器，以测量叶片所受到的气动力和惯性力。通过测量和分析叶片的振动和受力情况，可以获得叶片的气动弹性特性。
4、此外，有限元分析方法也是进行气动弹性测量的重要手段。通过建立叶片的有限元模型，可以模拟叶片在受到载荷作用下的振动和变形，从而预测叶片的气动弹性响应。这种方法可以缩短实验周期、降低成本，同时还可以对叶片的设计进行优化。然而，进行相关实验相对较少，因此需要进行更多研究以获得更准确的结果。
5、在风力机设计和优化方面，叶片的气动弹性是一个重要的考虑因素。通过对叶片的气动弹性进行测量和分析，可以获得叶片的振动特性、变形情况以及相应的气动载荷分布情况。这些数据可以为风力机的设计提供
6、综上所述，对风力机叶片的气动弹性进行测量和分析对于风力发电领域具有重要的意义。未来，随着新能源技术的不断发展，风力发电领域将会有更多的研究和应用需求。叶片的气动弹性测量和分析也将成为其中一个重要的研究方向。因此，研究一种实现风洞闭口段角度控制的叶片气动弹性测量装置具有突出的意义。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种实现风洞闭口段角度控制的叶片气动弹性测量装置，解决了在风洞闭口段无法实现叶片迎角的控制，同时实现叶片气动力、振动位移及风洞内风速数据的采集的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种实现风洞闭口段角度控制的叶片气动弹性测量装置，包括迎角控制系统和高度位置控制系统，所述迎角控制系统的输出端固定连接有气动力测量系统，所述气动力测量系统的上侧设置有待测量试件，所述待测量试件的底部设置有密封圈，所述高度位置控制系统的底部左侧固定连接有数据采集存储系统，所述气动力测量系统的顶壁设置有风洞壁面。
3、优选的，所述风洞壁面连接有风速测量系统，所述风洞壁面的外壁开设有透光窗口，所述风洞壁面的底部设置有直线型滑轨，所述直线型滑轨的左右端均固定连接有铝合金杆，右侧所述铝合金杆的顶端固定连接有振动位移测量系统，两个所述铝合金杆的底端均固定连接有自锁脚轮。
4、优选的，所述数据采集存储系统的左侧固定连接在左侧所述铝合金杆的右侧底部，所述数据采集存储系统通过导线一与振动位移测量系统电性连接，所述数据采集存储系统通过导线二分别与迎角控制系统和风速测量系统电性连接。
5、优选的，所述气动力测量系统包括六分力传感器，所述六分力传感器用于测量物体在六个方向上的力或力矩。
6、优选的，所述数据采集存储系统包括数据管理单元、数据传输和通信模块、数据分析与可视化工具，所述数据管理单元用于管理和组织采集到的数据，对数据进行分类、标注、索引等，以方便用户的检索和查询，所述数据传输和通信模块用于将采集到的数据传输到指定的存储设备或远程服务器，所述数据分析与可视化工具用于对采集到的数据进行分析和可视化展示。
7、优选的，所述高度位置控制系统包括电动升降机、传感器、电源和供电系统、运动规划和路径规划算法、控制器和人机界面，所述电动升降机是一种使用电动驱动系统来实现垂直升降运输的设备，所述传感器用于测量目标位置，所述电源和供电系统是为控制器和执行器提供电源和供电，所述运动规划和路径规划算法是针对特定的高度位置控制任务，需要进行运动规划和路径规划，所述控制器是高度位置控制系统的核心部分，用于实现对目标位置的控制，所述人机界面是为用户提供与高度位置控制系统交互的界面。
8、优选的，所述迎角控制系统包括迎角传感器、迎角控制计算器和执行器，所述迎角传感器用于测量叶片的迎角，所述迎角控制计算器用于接收迎角传感器的数据，并进行计算和处理，所述执行器根据迎角控制计算器发送的控制指令，调整叶片的迎角。
9、优选的，所述振动位移测量系统包括信号调理器、数据采集器、数据处理器和振动位移传感器，所述信号调理器用于对传感器输出的信号进行放大、滤波和处理，所述数据采集器用于采集和记录振动位移数据，所述数据处理器用于对采集到的振动位移数据进行处理和分析，所述振动位移传感器可以将物体的振动转换为电信号，并输出相应的振动位移数据。
10、优选的，所述风速测量系统包括风速传感器，所述风速传感器通过测量风的压力、声波传播时间或热线的冷却速度等方式，获得风速的测量数据。
11、工作原理：通过迎角控制系统、气动力测量系统、振动位移测量系统、数据采集存储系统、风速测量系统以及高度位置控制系统的设定，实时测量外界风速变化，准确的把握了待测量试件所受压力大小和方向，叶片迎角、振动位移、风速和风压均被实时记录，具有精确控制、实时监控、数据采集、适应性强、操作简便和数据可追溯等优点，为研究叶片的气动性能和振动特性提供了有效的实验手段，为气动弹性领域的研究和发展提供了有力的技术支持。
12、本专利技术提供了一种实现风洞闭口段角度控制的叶片气动弹性测量装置。具备以下有益效果：
13、1、本专利技术通过迎角控制系统和数据采集系统可以实时监控叶片的迎角和气动力数据，使得研究人员可以实时了解实验情况，及时调整实验参数。
14、2、本专利技术通过数据采集存储系统可以实现对叶片振动位移数据的精确采集，从而可以对叶片的振动特性进行深入的研究和分析，可以方便地对实验数据进行存储和追溯，为后续的数据分析和处理提供了便利。
15、3、本专利技术可以模拟不同的飞行环境和条件，从而可以适应不同类型和规格的叶片测试，具有更强的适应性，设计合理，操作简单，可以方便地进行实验和数据采集，使得研究人员可以更快速、准确地获取实验数据。
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1.一种实现风洞闭口段角度控制的叶片气动弹性测量装置，包括迎角控制系统(7)和高度位置控制系统，其特征在于，所述迎角控制系统(7)的输出端固定连接有气动力测量系统(8)，所述气动力测量系统(8)的上侧设置有待测量试件(10)，所述待测量试件(10)的底部设置有密封圈(9)，所述高度位置控制系统的底部左侧固定连接有数据采集存储系统(2)，所述气动力测量系统(8)的顶壁设置有风洞壁面(11)。
2.根据权利要求1所述的一种实现风洞闭口段角度控制的叶片气动弹性测量装置，其特征在于，所述风洞壁面(11)连接有风速测量系统(12)，所述风洞壁面(11)的外壁开设有透光窗口(6)，所述风洞壁面(11)的底部设置有直线型滑轨(1)，所述直线型滑轨(1)的左右端均固定连接有铝合金杆(3)，右侧所述铝合金杆(3)的顶端固定连接有振动位移测量系统(5)，两个所述铝合金杆(3)的底端均固定连接有自锁脚轮(14)。
3.根据权利要求2所述的一种实现风洞闭口段角度控制的叶片气动弹性测量装置，其特征在于，所述数据采集存储系统(2)的左侧固定连接在左侧所述铝合金杆(3)的右侧底部，所述
4.根据权利要求1所述的一种实现风洞闭口段角度控制的叶片气动弹性测量装置，其特征在于，所述气动力测量系统(8)包括六分力传感器，所述六分力传感器用于测量物体在六个方向上的力或力矩。
5.根据权利要求1所述的一种实现风洞闭口段角度控制的叶片气动弹性测量装置，其特征在于，所述数据采集存储系统(2)包括数据管理单元、数据传输和通信模块、数据分析与可视化工具，所述数据管理单元用于管理和组织采集到的数据，对数据进行分类、标注、索引等，以方便用户的检索和查询，所述数据传输和通信模块用于将采集到的数据传输到指定的存储设备或远程服务器，所述数据分析与可视化工具用于对采集到的数据进行分析和可视化展示。
6.根据权利要求1所述的一种实现风洞闭口段角度控制的叶片气动弹性测量装置，其特征在于，所述高度位置控制系统包括电动升降机、传感器、电源和供电系统、运动规划和路径规划算法、控制器和人机界面，所述电动升降机是一种使用电动驱动系统来实现垂直升降运输的设备，所述传感器用于测量目标位置，所述电源和供电系统是为控制器和执行器提供电源和供电，所述运动规划和路径规划算法是针对特定的高度位置控制任务，需要进行运动规划和路径规划，所述控制器是高度位置控制系统的核心部分，用于实现对目标位置的控制，所述人机界面是为用户提供与高度位置控制系统交互的界面。
7.根据权利要求1所述的一种实现风洞闭口段角度控制的叶片气动弹性测量装置，其特征在于，所述迎角控制系统(7)包括迎角传感器、迎角控制计算器和执行器，所述迎角传感器用于测量叶片的迎角，所述迎角控制计算器用于接收迎角传感器的数据，并进行计算和处理，所述执行器根据迎角控制计算器发送的控制指令，调整叶片的迎角。
8.根据权利要求2所述的一种实现风洞闭口段角度控制的叶片气动弹性测量装置，其特征在于，所述振动位移测量系统(5)包括信号调理器、数据采集器、数据处理器和振动位移传感器，所述信号调理器用于对传感器输出的信号进行放大、滤波和处理，所述数据采集器用于采集和记录振动位移数据，所述数据处理器用于对采集到的振动位移数据进行处理和分析，所述振动位移传感器可以将物体的振动转换为电信号，并输出相应的振动位移数据。
9.根据权利要求2所述的一种实现风洞闭口段角度控制的叶片气动弹性测量装置，其特征在于，所述风速测量系统(12)包括风速传感器，所述风速传感器通过测量风的压力、声波传播时间或热线的冷却速度等方式，获得风速的测量数据。
...【技术特征摘要】
1.一种实现风洞闭口段角度控制的叶片气动弹性测量装置，包括迎角控制系统(7)和高度位置控制系统，其特征在于，所述迎角控制系统(7)的输出端固定连接有气动力测量系统(8)，所述气动力测量系统(8)的上侧设置有待测量试件(10)，所述待测量试件(10)的底部设置有密封圈(9)，所述高度位置控制系统的底部左侧固定连接有数据采集存储系统(2)，所述气动力测量系统(8)的顶壁设置有风洞壁面(11)。
2.根据权利要求1所述的一种实现风洞闭口段角度控制的叶片气动弹性测量装置，其特征在于，所述风洞壁面(11)连接有风速测量系统(12)，所述风洞壁面(11)的外壁开设有透光窗口(6)，所述风洞壁面(11)的底部设置有直线型滑轨(1)，所述直线型滑轨(1)的左右端均固定连接有铝合金杆(3)，右侧所述铝合金杆(3)的顶端固定连接有振动位移测量系统(5)，两个所述铝合金杆(3)的底端均固定连接有自锁脚轮(14)。
3.根据权利要求2所述的一种实现风洞闭口段角度控制的叶片气动弹性测量装置，其特征在于，所述数据采集存储系统(2)的左侧固定连接在左侧所述铝合金杆(3)的右侧底部，所述数据采集存储系统(2)通过导线一(4)与振动位移测量系统(5)电性连接，所述数据采集存储系统(2)通过导线二(13)分别与迎角控制系统(7)和风速测量系统(12)电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种实现风洞闭口段角度控制的叶片气动弹性测量装置，其特征在于，所述气动力测量系统(8)包括六分力传感器，所述六分力传感器用于测量物体在六个方向上的力或力矩。
5.根据权利要求1所述的一种实现风洞闭口段角度控制的叶片气动弹性测量装置，其特征在于，所述数据采集存储系统(2)包括数据管理单元、数据传输和通信模块、数据分析与可视化工具，所述数据管理单元用于管理和组织采集到的数据，对数据进行分类、标注、索引等，以方便用户的检索和查询，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王浩羽，江晓瑞，姬永超，包长春，李卓，马海婧，梁文龙，姜皓，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：
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