[发明专利]一种风力机风雨结构耦合模型试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及模型试验领域，具体是一种风力机风雨结构耦合模型试验装置。

背景技术

目前，国内外对风雨共同作用于结构物这一现象的研究主要集中在风驱雨量和风雨荷载的定量化分析方面，对结构物风雨荷载响应的研究还处于摸索阶段，且大多数是针对架空输电线路的研究，而对风力机的研究很少考虑雨荷载以及风雨共同作用的影响。

风力机一般安装在场地开阔、四面临风的山郊野外，气候条件较差，经常要遭到强风暴雨的袭击，位于东南沿海地区的风力机还要面临台风暴雨的侵袭。而现代大型风力机作为一种典型的高耸柔性结构，对水平风雨荷载反应十分敏感，容易产生整体失稳、振动疲劳损伤和叶片局部破坏等问题，因而研究风雨共同作用下风力机的受力和变形特性十分重要。因此，有必要设计专门用于风力机风-雨-结构耦合分析的模型试验装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力机风雨结构耦合模型试验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种风力机风雨结构耦合模型试验装置，包括风洞装置、降雨装置、风雨响应测试系统和风力机结构模型，所述风洞装置包括风洞主体、驱动系统和风洞监控系统；风洞主体由依次连接的进口段、稳定段、收缩段、试验段、扩散段、风扇段以及出口段构成，所述进口段为带一号防护网的空气入口，稳定段由喇叭口段过渡到平直段，并在平直段依次安装蜂窝器、一号阻尼网、二号阻尼网，收缩段为设于稳定段与试验段之间断面面积逐渐收缩、空气逐渐增速的过渡部分，试验段底板设有用于安置风力机结构模型的风力机基座，风力机基座位于试验段横截面几何中心位置处，试验段顶面壁板留有喷头管入口，试验段侧面壁板的一侧设有测试线缆引出口，测试线缆引出口用橡胶塞密封，扩散段为试验段与风扇段间断面面积逐渐增大的过渡部分，扩散段与风扇段交界部位底面壁板处设有泄水槽，泄水槽的底部设有泄水口；所述风扇段内部靠近泄水槽一侧安装有二号防护网，二号防护网内侧的风扇段内部安装有风扇，出口段位于风扇段之后且截面面积逐渐增大；所述驱动系统由位于风洞主体风扇段内的电机、风扇和电机支架组成；所述风洞监控系统包括1-3个风速仪、1-3个风压计以及配套数据采集仪，风速仪和风压计安设于风洞主体的试验段内，线缆通过试验段侧面壁板预留的测试线缆引出口引出风洞主体与数据采集仪相连；所述降雨装置包括供水系统、喷水系统、回流系统和降雨监控系统；所述供水系统由蓄水池、水泵和供水总管组成；所述水泵采用变频调速水泵；所述供水总管上安装有供水总控制阀门；所述喷水系统由喷头支管、喷头组组成；所述回水系统包括回水管和回水阀门，回水阀门安装在回水管上，回水管设于蓄水池与供水总管之间；所述降雨监控系统由雨量计、水压表、流量计以及配套的数据采集仪组成；所述风雨响应测试系统包括若干种测试仪器，测试仪器包括应力计、应变计、位移计、加速度计以及配套的数据采集仪。

作为本发明进一步的方案：所述风扇安装在电机上，电机置于电机支架上。

作为本发明进一步的方案：所述进口段、稳定段、收缩段和试验段断面均为矩形，扩散段断面从矩形到正八边形再向圆形循序过渡，风扇段、出口段断面均为圆形。

作为本发明进一步的方案：所述风洞主体的洞体壁板骨架均采用角钢框架，试验段壁板采用有机玻璃板，进口段、稳定段、收缩段、扩散段、风扇段、出口段壁板采用镀锌钢板，有机玻璃板与角钢框架之间用铆钉连接，镀锌钢板与角钢框架之间、相邻镀锌钢板之间用焊接连接，有机玻璃板之间以及有机玻璃板和镀锌钢板之间用玻璃胶密封，进口段、稳定段、收缩段、试验段、扩散段、风扇段以及出口段之间的角钢框架用螺栓连接，接缝设橡胶密封条；所述风洞主体用角钢框架作为支架置于地面，角钢框架与地面之间用膨胀螺栓连接。

作为本发明进一步的方案：所述蓄水池为熟塑料或混凝土制成的圆柱体或圆台体但不限于圆柱体或圆台体。

作为本发明进一步的方案：所述喷头组包括若干个喷头，每个喷头均对应与一个喷头支管连接，在每个喷头支管上设有单独的喷水控制阀门，喷头组高度可调节的布置安装在风洞装置试验段的正上方，喷头呈矩形，在喷头上设有多个直径不同的喷水孔。

作为本发明进一步的方案：所述供水系统、喷水系统和回流系统的管路通过供水分流器连接，供水总管、喷头支管和回水管采用软管或钢管。

作为本发明进一步的方案：所述雨量计按一定间距布置于喷头组下方，水压表和流量计安设在供水总管上，雨量计、水压表、流量计与数据采集仪连接，数据采集仪连接到水泵。