[实用新型]一种用于风能收集器单向振动风洞试验的测试系统

说明书

本实用新型为用于风能收集器单向振动风洞试验的测试系统，包括在风洞壁上沿来流风方向设置的风洞壁滑道，设置在风洞壁滑道之间的直尺滑道，以及固定在直尺滑道上的夹持装置；直尺滑道和夹持装置均设有一个以上，夹持装置用于将模型夹持在直尺滑道上和调节模型的固有频率，模型沿风洞壁滑道方向振动；风洞壁滑道和直尺滑道用于调节模型的位置，以及调节模型之间的距离。本实用新型通过优化单自由度气弹模型实验装置，可通过控制模型的个数和位置，做干扰实验，继而以调节模型的固有频率和振型曲线变化，来研究获得出最优风能转换方案；且信息收集系统主要利用激光测位仪来获取模型的运动情况，继而达到更经济更实用的效果去研究风能发电。

技术领域

本实用新型属于空气动力学中风洞实验技术领域，具体为一种用于风能收集器单向振动风洞试验的测试系统。

背景技术

随着经济和社会的快速发展，无线电子设备、传感器、微机电系统等低能耗电子产品的普遍应用，产品的持续供能成为了研究者关心的热点问题。由于传统供能源(如电子、电池)电量有限，并且需要定期更换，难免会增加工作的复杂程度。基于此原因，有大量学者研究了一种持续的供能装置。压电自发电技术是一种将环境振动能转化成电能的有效方式。环境的振动能形式主要有风动能、水动能、潮汐能以及机械振动能等，其中风能是可再生的清洁能源，具有储量大、分布广、绿色环保、可持续利用等优点。在一定的技术条件下，风能可作为一种重要的能源得到开发为人类生活所用。

在风工程领域，一般将空气流场中结构体的风致振动的机理主要分为颤振、抖振、涡激振动和驰振4类。压电自发电技术是基于流体力学圆柱绕流涡激振动的驱动来产生器械能。涡激振动利用均匀流下圆柱涡脱落力诱发其共振的机理捕获风能，以此形成风力驱动系统进行发电，是一种在低风速情况下有较好的适应性的发电方式。值得注意的是，上述的发电系统通常只对位于该自发电装置内的压电悬臂梁复合结构进行力学分析。但风致振动是一种复杂的气动弹性力学问题，结构体在空气流场的作用下发生振动，而振动的结构体会反过来引起流场变化，流场的变化又会进一步导致作用于结构上的气动力的改变，这就形成了结构体与气流之间的相互耦合机制，这种机制称为流固耦合。流固耦合问题是气动弹性力学中重要的一块，它并不能通过简单的势流理论来解决，而需要多学科的理论分析和严谨的实验相结合的方法进行研究。

本申请的发明人发现，大部分利用结构体的风致振动的机理实现机械能转化为电能的装置并没有考虑上文提到的气动弹性力学问题，没有基于计算流体力学数值方法，对绕流圆柱后附加不同板长条件下的流场动力学特性进行分析，以明确悬臂梁长度对脱涡频率和升力、阻力系数的影响规律。因此为了提高风能的发电效率，本实用新型设计了一套考虑气动弹性力学问题的风洞试验测试系统。

发明内容

为了解决现有技术所存在的问题，本实用新型提供一种用于风能收集器单向振动风洞试验的测试系统，为刚度、质量、振型可以调试的单自由度气弹模型试验装置，通过优化单自由度气弹模型实验装置，方便研究利用结构体的风致振动的机理实现机械能转化为电能，制造简单，方便调试，外形适用性好。

本实用新型采用如下技术方案来实现：一种用于风能收集器单向振动风洞试验的测试系统，包括在风洞壁上沿来流风方向设置的风洞壁滑道，设置在风洞壁滑道之间的直尺滑道，以及固定在直尺滑道上的夹持装置；所述直尺滑道和夹持装置均设有一个以上，夹持装置用于将模型夹持在直尺滑道上和调节模型的固有频率，模型沿风洞壁滑道方向振动；所述风洞壁滑道和直尺滑道用于调节模型的位置，以及调节模型之间的距离。

优选地，所述用于风能收集器单向振动风洞试验的测试系统还包括安装在风洞外壁的激光测位仪；所述激光测位仪通过激光测位仪的夹持支架滑动连接在风洞外壁；风洞外壁设有两根沿来流风方向设置的轨道，夹持支架的两端与所述轨道连接；夹持支架沿轨道滑动，激光测位仪沿夹持支架在风洞壁的高度方向滑动。

优选地，所述用于风能收集器单向振动风洞试验的测试系统还包括设置在风洞壁外面、与激光测位仪连接的信息处理系统。