[发明专利]一种长细构件阻力系数的简支型风洞测试装置

说明书

本发明公开了一种长细构件阻力系数的简支型风洞测试装置。在建筑风洞的试验段左右对称布置有结构相同的测力段；两支座上方分别固定有测力天平，测力天平上方分别固定有卡座，两支座固定于试验段地面，两卡座的开口朝向吹风方向。两卡座后侧面开口的导向面底部布置有弧形橡胶片，长细构件的试件两端圆杆的尺寸要求小于弧形橡胶片的直径；将试件的两端圆杆经导向面放置于两卡座的弧形橡胶片上，以形成简支型测力体系；将两二维流隔离箱分别罩于各自的测力段上，以形成二维流效应，通过两侧测力天平获得试件的阻力，从而获得试件的阻力系数。本发明测试长细杆件的阻力系数，克服传统测试装置的不足，为长细构件阻力系数的风洞测力试验提供新的途径。

技术领域

本发明涉及风荷载测试装置，尤其是涉及一种长细构件阻力系数的简支型风洞测试装置。

背景技术

为了保障建筑物和构筑物的抗风安全，需要精确获得这些建筑物或者构筑物的阻力系数，通常采用在风洞中进行模型测力的方法获得。长细构件在这些建筑物或者构筑物中非常常见，如圆柱、多圆柱、单跟输电线，多分裂输电线、平面桁架、立体桁架、桥梁等。通常采用制作这些长细构件的足尺或者缩尺模型，截取特定长度的试验模型在风洞中进行考虑二维流效应的测力风洞试验。

以往试验通常有两种装置，第一种称为悬臂型装置，如图1所示，将长细杆件模型立于风洞中，通过在底部安装测力天平获得长细杆件模型的阻力，即一端为固支端，另一端为悬空端。第二种方法称为两端固支型装置，如图2所示，将长细杆件横放于风洞中，在两端布置测力天平，通过在两端安装测力天平获得长细杆件模型的阻力，即两端均形成固支端。

这两种测力试验装置均存在一定的不足之处。对于如图1所示的悬臂型测力装置，由于风洞时风速较大，悬空端在风洞中晃动很大，同时试件由于晃动较大导致试件的受风面积和受力方向会有所变化，影响到试件阻力的测试精度。对于如图2所示的两端固支型测试装置，由于两端都是固定端，会形成了超静定结构，在安装完毕后两端天平的相互牵制，导致两端天平的调零非常困难，受风后两端天平的结果会相互影响，也会影响到试件阻力的测试精度。

基于以上分析，非常有必要开发一套简支型的长细杆件阻力系数测试装置，克服悬臂型和两端固支型测试装置的不足，同时还必须具有安装简单、使用方便的特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种长细构件阻力系数的简支型风洞测试装置，通过风洞试验获得长细构件在不同风速和湍流度下的阻力系数。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明在建筑风洞的试验段的左右对称布置有结构相同的左测力段和右测力段；左测力段主要由左支座、左测力天平和左卡座组成，左支座上方固定有左测力天平，左测点天平上方固定有左卡座，左支座固定于试验段地面；右测力段主要由右支座、右测力天平和右卡座组成，右支座上方固定有右测力天平，右测点天平上方固定有右卡座，右支座固定于试验段地面；安装要求左卡座和右卡座的开口朝向吹风方向；左卡座和右卡座后侧面开口有导向面，导向面底部呈图弧形，图弧形面上布置有弧形橡胶片，长细构件的试件两端为圆杆，圆杆的直径小于弧形橡胶片的直径；试验时将试件两端圆杆经各自导向面放置于左卡座和右卡座的弧形橡胶片上，以形成简支型测力体系；将左二维流隔离箱和右二维流隔离箱分别罩于左测力段和右测力段上，以形成二维流效应，将左测力段和右测力段与风隔绝，左二维流隔离箱和右二维流隔离箱固定于试验段地面，通过左测力天平和右测力天平获得试件的阻力，从而获得试件的阻力系数。

所述阻力系数的计算公式为：

C_d＝F_d/0.5ρv²LD

式中：C_d为阻力系数，F_d为阻力，ρ为空气密度，v为来流风速，L为试件长度，D为试件直径。

所述长细构件的试件，其长径比为10～100。