[发明专利]二维方柱风洞试验端部效应抑制方法及装置

说明书

本发明提供了一种二维方柱风洞试验端部效应抑制方法及装置，属于风洞试验抑制技术领域，制作三种矩形断面的端部效应的试验模型，在模型轴向中间处四周设有一圈测压孔；将端板设在模型两侧；进行风洞试验，测得风压数据进行计算，分析不同风攻角下的端板尺寸对阻力系数和升力系数的影响；利用施加适当尺寸端板后的阻力系数和升力系数与理论值比较，确定能够有效抑制端部效应的端板尺寸。本发明提供的二维方柱风洞试验端部效应抑制方法及装置，通过研究不同风攻角下的端板尺寸对风压系数和阻力系数的影响，根据不同端板下模型的测试结果，为类似结构试验时端板的设计及端板数据修正提供依据。

技术领域

本发明属于风洞试验方法技术领域，更具体地说，是涉及一种二维方柱风洞试验端部效应抑制方法及装置。

背景技术

二维细长结构是桥梁和建筑结构中常见的构件形式，如桥梁的主梁、桥墩、斜拉桥、吊杆、输电系统的导线、建筑中的吊杆和立柱等，这类结构的风荷载和风致振动及控制问题是设计中需要重点考虑的问题。在其抗风研究中，二维节段模型风洞试验是最常用的方法之一。为了保证模型周围的流动为二维流动，模型两端设置端板是常用和必要的手段。

以往研究中，缺乏针对不同风攻角下端板尺寸对风压系数影响的研究。同时，当端板尺寸不足时，对试验造成的误差，以及如何对端板不足的试验结果进行修正，也是普遍关心的基本试验技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维方柱风洞试验端部效应抑制方法及装置，以解决现有技术中存在的研究二维模型不同风攻角下的端板尺寸对风压系数影响的技术问题，能确定有效抑制端部效应的端板尺寸的理论值，从而确定能够有效抑制端部效应的端板尺寸，以便做到设计合理，节省材料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种二维方柱风洞试验端部效应抑制方法，包括以下步骤：

（1）制作矩形断面的端部效应的试验模型；根据实验对象确定模型宽高比，模型的长度为与风洞壁宽度相适应的定值；在模型上轴向中间位置四周设有一圈若干个测压孔；模型两端固定有端板；

（2）将试验模型通过支架上固定在风洞壁上；

（3）进行风洞试验，测得风压数据并进行计算，分析不同风攻角下的端板尺寸对阻力系数和升力系数的影响；

（4）改变2次以上模型两端固定的端板的尺寸，进行风洞重复试验，确定能够有效抑制端部效应的端板尺寸的理论值；从而确定能够有效抑制端部效应的端板尺寸。

进一步地，制作3种试验模型进行分别试验，所述模型宽高比分别为1:1、5:1、10:1，三种断面模型的长度均为1.7米；将模型宽高比为1:1的端板设为圆形，将模型宽高比为5:1、10:1的端板设为矩形。

进一步地，所述模型宽高比定为1:1的宽、高均设为100mm；所述模型宽高比定为5:1的宽设为450 mm，高设为90mm；所述模型宽高比定为10:1的宽设为450 mm，高设为45mm。

进一步地，所述模型宽高比定为1:1均匀布置28个测压孔；所述模型宽高比定为5:1的模型均匀布置44个测压孔；所述模型宽高比定为10:1均匀布置60个测压孔。

进一步地，所述风洞为一串联双试验段回/直流边界层风洞，低速试验段宽4.4米，高3米，长24米，最大风速超过30米/秒；高速试验段宽2.2米，高2米，长5米，最大风速超过80米/秒。

进一步地，所述端板的大小用无量纲尺寸表示；模型宽高比为1:1的端板为圆形，直径分别定为2L、3L、4L、5L、6L，L为模型断面对角线的长度；模型宽高比为5:1和模型宽高比为10:1分别采用矩形断面的端板，用BxHy的形式表示，其中B表示端板宽度方向，x为端板宽度与模型高度h的比值，H表示端板高度方向，y为端板高度与模型高度h的比值；