[实用新型]一种用于风能收集器双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双向振动风洞试验的测试系统，属于风力发电领域，包括设置在风洞壁上沿来流风方向设置的X轴向滑道，设置在X轴向滑道之间的Y轴向滑道，以及固定在Y轴向滑道上的夹持装置；所述Y轴向滑道和夹持装置均分别设有一个以上，夹持装置用于将被测物体固定在Y轴向滑道上和用于改变被测物体的固有频率；所述Y轴向滑道和X轴向滑道用于调节被测物体的位置，以及用于调节被测物体之间的距离。本实用新型能实现被测物体在XY两个方向的振动；试验段的滑道可沿风洞壁的滑道调整位置，并可设置多个夹持装置，从而提供物体不同位置的相互干扰，进一步模拟真实的发电环境，能方便有效研究风能收集器。

技术领域

本实用新型属于风力发电领域，具体涉及一种用于风能收集器双向振动风洞试验的测试系统。

背景技术

风能是可再生能源中比较好开发的一种能源，具有资源丰富、可预测性大、无污染的特点而备受世界各国的关注。但是，相对于其他绿色能源来说，风能又具有较高的随机性和不确定性，在使用风力发电系统时，由于风能的不确定性，会使得风能发电效率受到很大影响。继而本着通过优化双自由度气弹实验装置，来找到一种能有效提高风能发电效率的试验装置。

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分为颤振、抖振、涡激振动和驰振4类。为从自然环境中自动获取风能实现并给无线传感器和通讯模块供电，有大量的学者基于涡激振动原理设计了一种压电自发电装置。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。

申请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。少量考虑了气动弹性力学问题的风洞实验装置的设计中，基本停留在一维平面下单一的试验，没有研究二维平面两个方向的振动，也没有实现快捷方便的改变实验装置的自由度(X、Y、Z方向和模型角度的改变)，以及模型不同位置的干扰。

一般风洞试验主要包括多点瞬态风压同步测量模型试验(刚性模型测压试验)、高频动态天平试验(刚性模型测力试验)、气动弹性模型试验。其中，气动弹性模型被认为是最为精确的实验方式；它可较为全面真实地模拟风与结构的耦合作用。因此为了提高风能收集器的发电效率，申请人设计了一套考虑气动弹性力学问题的风洞试验的测试系统。

发明内容

为了解决现有风能收集器发电效率低和振动模式单一等技术问题，本实用新型提供一种用于风能收集器双向振动风洞试验的测试系统，优化了实验段用来固定模型的夹持装置，在风洞壁(X轴向)上和试验段(Y轴向)分别设置滑道，被测物体的夹持装置可滑动连接在试验段的滑道上，实现物体两个方向的振动；试验段的滑道可沿风洞壁的滑道调整位置，并可设置多个夹持装置，从而提供物体不同位置的相互干扰，进一步模拟真实的发电环境，能方便有效研究风能收集器。

本实用新型通过下述技术方案来实现：一种用于风能收集器双向振动风洞试验的测试系统，包括设置在风洞壁上沿来流风方向设置的X轴向滑道，设置在X轴向滑道之间的Y轴向滑道，以及固定在Y轴向滑道上的夹持装置；所述Y轴向滑道和夹持装置均分别设有一个以上，夹持装置用于将被测物体固定在Y轴向滑道上和用于改变被测物体的固有频率，被测物体在X、Y两个方向上产生振动；所述Y轴向滑道和X轴向滑道用于调节被测物体的位置，以及用于调节被测物体之间的距离。

优选地，所述夹持装置包括固定组件，固定组件包括安装块和螺纹结构，螺纹结构与被测物体的末端连接后连接至安装块，安装块固定在Y轴向滑道。