一种可拆卸式方柱绕流测试设备

本发明涉及空气动力，尤其是涉及一种可拆卸式方柱绕流测试设备。

背景技术：

1、方柱绕流是指气流或流体绕过一个方形柱体或方柱的流动现象。它涉及到在固体物体周围的流动和气动特性，对于建筑工程、交通工程、空气动力学研究以及其他领域都具有重要意义。

2、方柱绕流作为具有重要学术理论价值和工程应用价值的经典流体力学问题，广泛存在于日常生活中，例如了解高楼大厦、桥梁等建筑物和结构在风场中的行为，可以减小风荷载，降低结构的振动风险，提高建筑物的耐久性；研究气流如何绕过交通工具有助于减小空气阻力，提高运输效率，降低运输成本；风电涡轮机的旋转桨叶可以看作是柱状体，它们受到气流的直接影响，研究方柱绕流有助于优化风电涡轮机的设计，提高发电效率，减少振动和噪声。因此研究方柱绕流，深入了解复杂流动现象、涡结构和分离流等，对于推动流体力学领域的发展和突破至关重要。

3、风洞实验是实验研究方柱绕流的主要手段。风洞实验中的阻塞度是一个与模型尺寸、风洞尺寸以及风洞测试环境有关的重要参数。它描述了风洞中放置模型时，模型占据的面积与风洞截面面积之间的比例。阻塞度对风洞试验的结果影响较大，因为它可能引起来流场的扭曲和不均匀性。

4、在风洞试验中，模型的尺寸相对于风洞的尺寸可能是不同的。当模型尺寸较大时，模型所占据的面积与风洞截面面积的比例就会增大，这会导致风洞试验中的阻塞效应。阻塞效应可能导致以下问题：

5、(1)流场扭曲：模型占据了风洞截面的一部分，可能会导致风洞中的气流在模型周围产生扭曲，使得模型所处的流场不再是均匀的。

6、(2)流速变化：在模型周围，由于模型的存在，气流速度可能会产生变化。这可能会影响到模型所处的流场速度分布，导致测试结果的失真。

7、(3)气动干扰：模型会引入额外的阻力和湍流，从而干扰了实际流场的情况。

8、通常，风洞试验的阻塞度要控制在10％以下，对于涉及到较高精度和准确性的风洞试验，阻塞度的控制要低于5％，以确保测试结果的可靠性。

9、因此，如何实现高阻塞度下的方柱绕流测试是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可拆卸式方柱绕流测试设备，以实现高阻塞度下的方柱绕流测试。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明提供了一种可拆卸式方柱绕流测试设备，包括：

4、方柱，内部中空，所述方柱正向风洞一面上设置有可拆卸式的射流口，所述方柱在除所述射流口所在的面之外的其他面上还设置有多个测压点；

5、顶板，与所述方柱的一端连接，所述顶板通过支撑杆进行固定；

6、底板，与所述方柱的另一端连接，且与所述顶板平行。

7、作为优选的技术方案，所述的顶板和所述底板上均开设有与所述方柱匹配的方孔，所述方柱通过所述方孔与所述顶板和所述底板连接。

8、作为优选的技术方案，所述的射流口通过可拆卸式的连接板与所述方柱连接。

9、作为优选的技术方案，所述的连接板与所述方柱螺纹连接。

10、作为优选的技术方案，所述的连接板的边缘经过密封处理。

11、作为优选的技术方案，所述的射流口呈矩形，且矩形的长边与所述方柱的轴向平行。

12、作为优选的技术方案，所述的支撑杆的截面为椭圆。

13、作为优选的技术方案，所述的椭圆的长轴朝向来流方向。

14、作为优选的技术方案，所述的测压点包括测压管。

15、作为优选的技术方案，所述的支撑杆位于所述顶板的一端，所述顶板另一端的延伸段与所述风洞连接。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、(1)方柱绕流测试方便：本申请通过在方柱正向风洞一面上设置可拆卸式的射流口，可以方便选择不同尺寸的射流口进行试验，射流口的更换更加方便。

18、(2)设备搭建方便：通过在顶板和底板上开设与方柱匹配的方孔，使得方柱通过方孔与顶板和底板连接，整个设备的搭建更为简便。

19、(3)表面产生端部效应：通过在方柱上下两侧设置顶板和底板，增加流场均匀性的同时可避免端部效应的产生，同时便于方柱在风洞内的安装。

20、(4)适用于高阻塞度的测试场景：方柱两侧平行于来流方向采用无壁板设计，可避免侧面壁板对流场产生约束，从而减小高阻塞度下流场扭曲造成的不利影响，同时设备的组成部分少，体积小，能够在匹配的风洞尺寸以及高阻塞度情况下完成方柱绕流实验

技术特征：

1.一种可拆卸式方柱绕流测试设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种可拆卸式方柱绕流测试设备，其特征在于，所述的顶板(4)和所述底板(6)上均开设有与所述方柱(1)匹配的方孔(7)，所述方柱(1)通过所述方孔(7)与所述顶板(4)和所述底板(6)连接。

3.根据权利要求1所述的一种可拆卸式方柱绕流测试设备，其特征在于，所述的射流口(2)通过可拆卸式的连接板(8)与所述方柱(1)连接。

4.根据权利要求3所述的一种可拆卸式方柱绕流测试设备，其特征在于，所述的连接板(8)与所述方柱(1)螺纹连接。

5.根据权利要求3所述的一种可拆卸式方柱绕流测试设备，其特征在于，所述的连接板(8)的边缘经过密封处理。

6.根据权利要求1所述的一种可拆卸式方柱绕流测试设备，其特征在于，所述的射流口(2)呈矩形，且矩形的长边与所述方柱(1)的轴向平行。

7.根据权利要求1所述的一种可拆卸式方柱绕流测试设备，其特征在于，所述的支撑杆(5)的截面为椭圆。

8.根据权利要求7所述的一种可拆卸式方柱绕流测试设备，其特征在于，所述的椭圆的长轴朝向来流方向。

9.根据权利要求1所述的一种可拆卸式方柱绕流测试设备，其特征在于，所述的测压点(3)包括测压管。

10.根据权利要求1所述的一种可拆卸式方柱绕流测试设备，其特征在于，所述的支撑杆(5)位于所述顶板(4)的一端，所述顶板(4)另一端的延伸段与所述风洞连接。

技术总结
本发明涉及一种可拆卸式方柱绕流测试设备，设备包括：方柱(1)，内部中空，所述方柱(1)正向风洞一面上设置有可拆卸式的射流口(2)，所述方柱(1)在除所述射流口(2)所在的面之外的其他面上还设置有多个测压点(3)；顶板(4)，与所述方柱(1)的一端连接，所述顶板(4)通过支撑杆(5)进行固定；底板(6)，与所述方柱(1)的另一端连接，且与所述顶板(4)平行。与现有技术相比，本发明能够适用于高阻塞度下的方柱绕流测试。

技术研发人员：张献英,董许磊,朱太行,朱剑月
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4