大尺度风墙风场的监测支撑组件和监测试验设备的制作方法

本发明涉及风场监测技术领域，更具体地说，涉及一种大尺度风墙风场的监测支撑组件，还涉及一种大尺度风墙风场的监测试验设备。

背景技术：

大尺度风墙是一种可用于模拟大尺度可控风场的装置，试验过程中需利用风速仪对风场进行监测。

目前，针对大尺度风墙高处风场由吊车吊装风速仪进行监测，但是风速仪吊装高度精准度差，无法满足风场监测试验需要。

另外，大尺度风墙的风场不均匀性、风速变化率以及湍流度等都比较大，而吊装在高空处的风速仪难免晃动，无法长久保持在预设测量位置。

综上所述，如何在大尺度风墙风场监测试验中提高风速仪的吊装高度精度，以满足试验要求，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种大尺度风墙风场的监测支撑组件，包括测量台架，测量台架包括立柱，立柱设有竖向刻度，便于用户根据该竖向刻度调整风速仪的吊装高度，进而提高风速仪的吊装高度精度，满足风场监测试验需要。本发明还提供一种大尺度风墙风场的监测试验设备，其应用上述监测支撑组件，利于提高试验精度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大尺度风墙风场的监测支撑组件，包括测量台架，所述测量台架包括：

立柱，所述立柱设有竖向刻度；

横梁，所述横梁用于装配风速仪；所述横梁上设有吊装点；所述横梁的第一侧固定有垫板，所述垫板用于在所述横梁沿所述立柱向上吊装过程中夹在所述横梁和所述立柱之间。

优选的，上述监测支撑组件中，所述横梁上固定有支撑腿，所述支撑腿的迎风侧焊接有配重。

优选的，上述监测支撑组件中，所述支撑腿为三个，并分布于所述横梁的两端和中部。

优选的，上述监测支撑组件中，所述横梁上固定有放置篮。

优选的，上述监测支撑组件中，所述监测支撑组件还包括用于安装风速仪的支撑杆，所述支撑杆为5个。

优选的，上述监测支撑组件中，所述支撑杆布置在4个预设布置点上，其中3个所述预设布置点位于所述风墙的中线上，并将该中线上位于所述风墙和所述横梁之间线段平分为4段，三者中位于中间的所述预设布置点处布置有两个支撑杆；第4个所述预设布置点位于所述风墙的侧面。

优选的，上述监测支撑组件中，所述横梁上设有沿所述横梁长度方向依次布置的4个吊点，其中，第一吊点和第二吊点通过钢丝绳固定连接，第三吊点和第四吊点通过钢丝绳固定连接。

一种大尺度风墙风场的监测试验设备，包括监测支撑组件、监测组件，以及倾斜度和稳定性监测组件；所述监测支撑组件为上述技术方案中任意一项所述的监测支撑组件。

优选的，上述监测试验设备中，监测组件包括风墙风场特性监测机构和环境风场监测机构；

所述风墙风场特性监测机构包括热线风速仪和超声波风速仪，两种风速仪布置在所述横梁及位于所述风墙和所述横梁之间的支撑杆上，方向均对准所述风墙；

所述环境风场监测机构包括超声波风速仪，布置在所述风墙侧面的支撑杆上。

优选的，上述监测试验设备中，所述倾斜度和稳定性监测组件包括二维倾角传感器，所述二维倾角传感器安装在横梁上。

本发明提供一种大尺度风墙风场的监测支撑组件，包括测量台架，测量台架包括立柱和横梁；立柱设有竖向刻度；横梁用于装配风速仪；横梁上设有吊装点；横梁的第一侧固定有垫板，垫板用于在横梁沿立柱向上吊装过程中夹在横梁和立柱之间。

本发明提供的监测支撑组件中，测量台架的立柱设有竖向刻度，便于用户根据该竖向刻度调整风速仪的吊装高度，从而提高风速仪的吊装高度精度，满足风场监测试验需要。

本发明还提供一种大尺度风墙风场的监测试验设备，其应用上述监测支撑组件，利于提高试验精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的大尺度风墙风场的监测支撑组件与风墙的配合示意图；

图2为图1所示配合结构的侧视图；

图3为本发明实施例提供的横梁与立柱的配合示意图；

图4为本发明实施例提供的横梁的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的横梁中支撑腿的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的横梁的侧视结构示意图；

图7为本发明实施例提供的二维倾角传感器与斜撑圆管的装配图；

图8为本发明实施例提供的监测支撑组件中横梁吊装至高处时的结构示意图；

其中，图1-图8中：

风墙1；超声波风速仪2；热线风速仪3；横梁4；支撑腿5；立柱6；斜撑杆7；垫板8；圆管9；配重10；支撑杆11、12；钢筋13；预设安装位置14；吊点15；钢丝绳16；二维倾角传感器17；斜撑圆管18；放置篮19；加固横梁方管20；斜拉绳21；绞车22；竖向刻度23；升降车24。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种大尺度风墙风场的监测支撑组件，包括测量台架，测量台架包括立柱，立柱设有竖向刻度，便于用户根据该竖向刻度调整风速仪的吊装高度，进而提高风速仪的吊装高度精度，满足风场监测试验需要。本发明实施例还公开一种大尺度风墙风场的监测试验设备，其应用上述监测支撑组件，利于提高试验精度。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图8，本发明实施例提供一种大尺度风墙风场的监测支撑组件，包括测量台架，测量台架包括立柱6和横梁4；立柱6设有竖向刻度23；横梁4用于装配风速仪；横梁4上设有吊装点；横梁4的第一侧固定有垫板8，垫板8用于在横梁4沿立柱6向上吊装过程中夹在横梁4和立柱6之间。

本发明实施例提供的监测支撑组件中，测量台架的立柱6设有竖向刻度23，便于用户根据该竖向刻度23调整风速仪的吊装高度，从而提高风速仪的吊装精度，满足风场监测试验需要。

应用时，用户可立于地面，利用望远镜等设备观察竖向刻度23，还可乘坐额外配置的升降车24升至高处观察横梁4的高度并指挥吊车的升降，以消除由于高度差造成的视角差。

为了增加立柱6的可靠性，上述测量台架可设置斜撑杆7，斜撑杆7的两端分与立柱6和地面固定连接。优选的，斜撑杆7设置为与立柱6可拆卸的相连，以便根据试验需要移动立柱6的位置。

如上监测支撑组件中，横梁4上固定有支撑腿5，支撑腿5的迎风侧焊接有配重10，避免横梁4在空中发生倾斜。具体的，立柱6位于横梁4的背风侧，应用时横梁4沿立柱6向上吊装，配重10能够驱动横梁4贴紧立柱6，提高横梁4在吊装过程以及后续试验过程中的稳定性。

支撑腿5可设置为3个，三者分布于横梁4的两端和中部。当然，支撑腿5还可设置为2个、4个、5个等，本实施例不做限定。

试验过程中横梁4处于高处，为了方便放置数据采集器、电源、线盘等试验器材，上述实施例提供的监测支撑组件中，横梁4上固定有放置篮19，用于盛装上述各种试验器材。放置篮19和配重10位于横梁4的两侧，保证横梁4两侧质量平衡，提高横梁4的稳定性。横梁4上固定有加固横梁方管20，以提高横梁4的强度，避免长久使用后横梁4发生弯曲变形等。横梁采用工字钢支撑，加固横梁方管20由钢材制成。

上述实施例提供的监测支撑组件中，还包括用于安装风速仪的支撑杆，支撑杆为5个。支撑杆布置在4个预设布置点上，其中，3个预设布置点位于风墙的中线上，并且3个预设分布点将该中线上位于风墙1和横梁4之间线段平分为4段；3个预设布置点中位于中间的预设布置点处布置有两个支撑杆；第4个预设布置点位于风墙1的侧面，如图1-2所示。支撑杆11由圆管、方管及角钢等钢材搭建，风速仪固定在支撑杆的顶部。

上述实施例提供的监测支撑组件中，横梁4上设有沿横梁4长度方向依次布置的4个吊点15，其中，第一吊点15和第二吊点15通过钢丝绳16固定连接，第三吊点15和第四吊点15通过钢丝绳16固定连接。吊装设备直接吊装在钢丝绳16上，吊装设备的作用力通过钢丝绳16均匀的传递至两处吊点15，使横梁4均匀受力，提高横梁4在吊装过程中的稳定性。

具体的，上述监测支撑组件中，风墙1的尺寸为23m×9m，横梁4用来布置超声波风速仪2和热线风速仪3(未标示)，热线风速仪3可测量通过该点单个方向的风速，用来计算平均风速特性，超声波风速仪2可测量该点的三维风速，用来计算湍流度和湍流功率谱等特性。立柱6高15m，与横梁4之间通过垫板8接触，便于横梁4上下移动，且垫板8确保横梁4在上升过程中不在垂直风向平面内与立柱6发生明显偏移。立柱6与斜撑7之间可拆卸，便于立柱6位置的改变。

横梁4用于装配超声波风速仪2和热线风速仪3。焊接在横梁4下方的圆管9用来固定超声波风速仪2，超声波风速仪2为3个并依次布置，其中，中间的超声波风速仪2位于风墙1的中线上，两侧的超声波风速仪2与该中间的超声波风速仪2的距离相同。三个超声波风速仪2位于三个预设安装位置14处，如图3所示。

5个支撑杆中，位于风墙1与横梁4之间支撑杆11高4.5m，测量风墙1到横梁4之间的风场特性分布，中间位置处2个支撑杆11分别布置超声波风速仪2及热线风速仪3；位于风墙1侧面的支撑杆12高10m，其上布置超声波风速仪2，用于监测环境风，不受风墙1风场影响。

请参见图4，横梁4的水平长度为27m，能够由3个支撑腿5支撑放置在地面上。横梁4上固定有用于装配热线风速仪3的钢筋13，热线风速仪3通过扎带固定在钢筋13上；热线风速仪3和钢筋13一一对应，两者分别为31个。横梁4上的吊装点为焊接在横梁4上的吊环，每两个吊环由一台吊车通过钢丝绳16吊装。

参见图6，横梁4上超声波风速仪2安装在圆管9上，其中圆管9的水平部分的长度100cm，圆管9的竖直部分与横梁4连接，竖直部分的长度为60cm。圆管9上设有分别与水平部分和竖直部分相连的斜撑圆管18，保证测量过程中超声波风速仪2稳定。

上述监测支撑组件还包括地面绞车22，在横梁4离开地面后，用斜拉绳21将横梁4的支撑腿5与地面绞车22连接，保证横梁4紧贴立柱6。横梁4两侧均设置有斜拉绳21

本实施例提供的监测支撑组件中，立柱6和支撑杆也可按试验要求移动位置，方便监测不同平面和位置处的风场特性分布。试验中，横梁4对周围风场有一定的干扰作用，而上述方案中，热线风速仪3和超声波风速仪2均被安装在位于横梁4下方的圆管9和钢筋13上，保证监测仪器测量结果的可靠性。另外，横梁上设置配重10，并配合绞车22，避免在大尺度风墙的风场中发生晃动，稳定性好。

本发明实施例还提供一种大尺度风墙1风场的监测试验设备，包括监测支撑组件、监测组件，以及倾斜度和稳定性监测组件；监测支撑组件为上述实施例提供的监测支撑组件。

具体的，监测组件包括风墙风场特性监测机构和环境风场监测机构；风墙风场特性监测机构包括热线风速仪3和超声波风速仪2，布置在横梁4及位于风墙1和所述横梁4之间的支撑杆11上，方向均对准风墙1；环境风场监测机构包括超声波风速仪2，布置在风墙1侧面的支撑杆12上，监测环境风的风速和风向等数据。风墙1的风场监测需在环境风场影响较小的情况下快速完成。

倾斜度和稳定性监测组件包括二维倾角传感器17，二维倾角传感器17安装在横梁上。二维倾角传感器17为8个，其中，六个二维倾角传感器17中两两一组，每组两个分别安装在横梁4上与圆管9对应的位置处，以及该圆管9上；另外2个二维倾角传感器17安装在横梁4顶部的两侧。二维倾角传感器17可以监测该位置处的前后摆动和平面转动的量，对测量结果进行修正或估计，提高测量结果的准确性。另外通过观察其值的变化可判断横梁4和超声波风速仪2是否处于相对稳定的状态，当横梁4或超声波风速仪2在晃动时会影响测量的结果。

二维倾角传感器17可测量横梁4不同位置处的变形和翻转程度、超声波风速仪2的姿态及整体的稳定状况，对测量结果进行修正或估计，提高测量结果的准确性。

本实施例提供的监测试验设备应用上述监测支撑组件，利于提高试验精度。该监测试验设备能完成大尺度风墙的监测，相比于piv等传统监测手段，其更加经济可靠；超声波风速仪2、热线风速仪3的测量尺度范围大，适用于大尺度风墙的监测，并且两者测量效率高，实现对风场的全面和及时测量，保证实验在环境风场影响很小的情况下快速完成，避免因环境条件的改变导致测量结果的不一致性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。