一种隧道断面风速测量装置及测量点位置计算方法与流程

技术特征：

1.一种隧道断面风速测量装置，其特征在于，包括竖向测量杆(1)，底座(2)和风速测量风杯(3)，所述底座(2)包括框架(201)，所述框架(201)的内侧面开设有滑槽，所述竖向测量杆(1)通过其底部设置的棱柱底座(101)滑动连接在底座(2)的滑槽中，所述风速测量风杯(3)固定设置在竖向测量杆(1)上。

2.根据权利要求1所述的一种隧道断面风速测量装置，其特征在于，所述竖向测量杆(1)为可伸缩杆。

3.根据权利要求2所述的一种隧道断面风速测量装置，其特征在于，所述竖向测量杆(1)为多节可抽出式，包括多级母管(103)和子管(104)，母管上端设有固定孔(1032)，子管下部固定设置有位置固定柱(1041)，既作为母管又作为子管的管子上端设有固定孔(1032)，下部固定设置有位置固定柱(1041)，所述位置固定柱包括固定在子管内壁的卡位台(1031)，卡位台(1031)下端固定连接有伸长柱(10412)，所述伸长柱(10412)左右两侧对称设置有球顶可压缩柱(10413)，所述球顶可压缩柱(10413)与固定孔(1032)配合实现子管位置的固定，所述球顶可压缩柱(10413)伸出时可固定子管位置，压回后可实现子管的收缩。

4.根据权利要求3所述的一种隧道断面风速测量装置，其特征在于，所述每个竖向测量杆(1)的其中一个母管上每间隔0.05m-0.1m设置一对固定孔(1032)。

5.根据权利要求1所述的一种隧道断面风速测量装置，其特征在于，所述竖向测量杆(1)与棱柱底座(101)之间设置有千斤顶(102)。

6.根据权利要求1所述的一种隧道断面风速测量装置，其特征在于，所述底座(2)包括框架(201)、车轮固定装置(202)和轮轴系统(203)，所述轮轴系统(203)通过车轮固定装置(202)固定设置在框架(201)底部，所述轮轴系统(203)用于带动风速风量测量装置移动，其包括车轴和车轴两端的车轮(5)。

7.根据权利要求6所述的一种隧道断面风速测量装置，其特征在于，所述车轮固定装置(202)包括约束部和设置在约束部中的轴承(2024)，所述约束部包括上约束部(2021)和下约束部(2022)，所述上约束部(2021)和下约束部(2022)两端分别通过销钉(2025)铰接，所述上约束部(2021)固定在框架(201)上，当一端的交接点解除铰接时，下约束部(2022)可向侧上方旋转，并固定在框架(201)上，且下约束部(2022)的最低位置处不低于框架(201)的底端位置。

8.根据权利要求1所述的一种隧道断面风速测量装置，其特征在于，所述框架(201)的长轴(205)与短轴相接处的长轴内侧面设置有棱柱底座安装通道(204)，所述棱柱底座(101)的两端设置有防止棱柱底座(101)滑出滑槽的约束头(106)。

9.根据权利要求1所述的一种隧道断面风速测量装置，其特征在于，所述风速测量风杯(3)通过卡扣(302)固定在竖向测量杆(1)上。

10.一种隧道断面风速测量点位置计算方法，其特征在于，采用切贝且夫法计算测量点的位置，测量点位置由下述公式计算所得：对隧道中风的流速采用切贝且夫多项式T_n(x)逼近其真实函数f(x)，

T_n+1(x)＝cos((n+1)arccosx)

x∈C[-1,1]，令x＝cosθ，则有θ∈C[0，π]，则n+1阶切贝且夫多项式：

T_n+1(x)＝cos((n+1)θ)

代入cosθ＝x得：

T_n+1(x)＝cos((n+1)arccosx)

取

即切贝且夫结点：

通过下式将x∈[-1,1]转换到一般的t∈[a，b]上：

式中：x，t—变量，

则差值节点为：

$x_i=\frac{b-a}{2}cos\frac{(2i+1)\mathrm{\π}}{2(n+1)}+\frac{a+b}{2},i=0,1,...,n$

差值节点即为测点的横坐标，

式中：x_i—测线的横坐标；

a—测量范围的初始值，本次测试中为0；

b—测量范围的终止值，本次测量中为隧道宽度l；

i—测点序号；

n—测点总数减1，

测点的纵坐标计算方法和横坐标计算方法相同：

$y_i=\frac{b-a}{2}cos\frac{(2i+1)\mathrm{\π}}{2(n+1)}+\frac{a+b}{2},i=0,1,...,n$

式中：y_i—测线的纵坐标；

a—测量范围的初始值，本次测试中为0；

b—测量范围的终止值，本次测量中为测线高度h；

i—测点序号；n—测点总数减1。