[发明专利]水面移动空气动力学测试平台

说明书

所属技术领域

本项发明涉及低速空气动力学试验平台设计，属空气动力学技术领域。 

背景技术

目前风力发电机测试有风洞吹风试验和外场试验二种方法。在风洞中进行吹风试验，通常需制作缩尺模型。2006年，Danmei Hu和Ouyang Hua等在RenewableEnergy第31期821-836页上发明论文“A study on stall-delay for horizontal axis windturbine”说明了小型风力机模型风洞试验方法。由于模型与原型风轮流动雷诺数差别，以及风洞壁面影响，造成模型试验结果不能反映原型风轮的气动性能；桥梁、建筑等模型试验也存在相同问题。直接进行外场试验，对于风力机可真实检验风轮气动性能和整机运行状况；对于桥梁、建筑等模型可消除洞壁影响。1999年，美国可再生能源实验室D.A.Simms和M.M.Hand等发表的技术报告“Unsteady AerodynamicsExperiment Phases II-IV Test Configurations and Available Data Campaigns”(编号：NREL/TP-500-25950)，在外场对一直径10米的二叶片风力机原型进行测试研究。但由于外场自然风速不能根据测试要求变化，因而难以在短时间内测量整个设计风速范围内的气动性能。 

发明内容

针对目前风力机及桥梁、建筑等模型在风洞中采用模型试验与原型实际运行差别较大以及在外场测试自然风速不可调节的不足之处，本专利提出一种水面移动测试平台，实现可调风速的外场测试。 

一种水面移动空气动力学测试平台，其特征在于包括：漂浮于水面的漂浮平台及运动测量台架，其中漂浮平台上安装有导轨，运动测量台架安装于导轨上并通过轨道轮与导轨配合；运动测量台架上还安装有电动机、电动机带动转动轴转动，转动轴上安装有两个缆绳绞盘，这两个缆绳绞盘上的缆绳绕线方式相反，所绕缆绳分别与位于漂浮平台两端的两个缆绳固定座连接；该测试平台还包括用于使漂浮平台在水面定位的水中固定件 

一种利用上述水面移动空气动力学测试平台测试的方法，其特征在于包括以下过程：(1)、将试验件固定在运动测量台架的台面上；(2)、测量自然风的风速、风向，转动漂浮平台使其对准风向，然后通过水中固定件使漂浮平台定位；(3)、根据所测风速以及试验件模拟风速、计算运动测量台架相对导轨的运动速度，进而确定电动机转速；(4)、起动电动机，当达到设定的转速匀速运行后，对试验件气动性能进行测量；(5)、完成一次测量后，反转电动机，将运动测量台架拉回原始发位置，进行下次试验。 

本发明1)、利用相对运动原理，通过改变试验件(风力机、桥梁、建筑等模型)运动速度，使试验件迎面相对风速可变；2)、采用测试平台方向转动，使试验件运动逆风向，利用自然风速提高相对风速，降低试验件运动速度、减小运动距离进而减小测试平台尺寸，同时可消除自然风向与试验件运动方向不一致产生的相对风向不可控性；3)、利用水面安装测试平台，可避开建筑、山峰造成的自然风速不均匀，利用水体浮力可降低零部件强度要求、简化结构、并且易于实现平台的转动、降低设备成本。 

应用该测试平台，可进行中小型风力机原型风轮空气动力学试验、整机性能测试，大型风力机缩尺模型风轮空气动力学试验；可用于其他低速试验，如：桥梁、建筑等模型吹风试验。 

本项发明与目前已有的技术比较有以下优点，1)、没有洞壁干扰且模型尺寸较大，能更真实模拟实际运行状态；2)、无需建造大尺寸风洞、试验动力要求小，因此设备造价及测试费用低于风洞试验；3)、可根据要求调节风速，快速检测在整个设计风速范围内的性能。 

附图说明

图1为水面移动空气动力学测试平台结构俯视示意图。 

图2为水面移动空气动力学测试平台结构侧视示意图。 

图3为电机和缆绳绞盘结构示意图。 

图4为定位卡环与定位圈连接关系示意图。 

图1中标号名称：1、定位卡环；2、定位圈；3、缆绳固定座；4、导轨；5、漂浮平台；6、缆绳；7、运动测量台架；8、电动机；9、缆绳绞盘；10、水底水泥桩；11、水下拉索；12、浮圈；13、试验件一风力机；14、轨道轮；15、水面；16、轴承座；17、转动轴；19、螺栓+螺帽，20、螺栓孔。 

具体实施方法及实施例 

1、水面移动空气动力学测试平台组成