[发明专利]一种基于高速空化水洞的涡激振动同步测量方法

说明书

本发明涉及一种基于高速空化水洞的涡激振动同步测量方法，属于水利水电工程、海洋船舶工程技术领域。本发明实现方法为：由控制软件，通过串口与循环泵转速控制装置通信，通过控制循环泵转速调节空化水洞来流速度连续变化；在控制软件调节转速同时，通过NI采集卡，实现结构振动速度的同步测量；在使用控制软件调节转速过程中，通过NI采集卡控制压力泵、真空泵的转速，通过控制压力泵、真空泵的转速实现压力的实时控制，实现测试试验段入口压力的稳定。本发明能够在同步测量过程中实现流场压力控制，实现入口空化数的稳定可控，且能够准确测量锁频区间范围和锁频时的涡激振动强度及频率变化，解决水利水电工程、海洋船舶工程领域涡激振动相关技术问题。

技术领域

本发明涉及一种基于高速空化水洞的涡激振动同步测量方法，尤其涉及一种可实现流场流速连续变化，以及结构振动速度与流速同步测量的方法，属于水利水电工程、海洋船舶工程技术领域。

背景技术

锁频是钝体涡激振动中的一个重要现象，它的特点是结构振动幅度大，这些振动会导致结构疲劳，并可能引发结构的灾难性故障。一直以来，实验方法都是研究锁频的重要手段。国内外学者采用循环水洞等提供流场环境，结合振动测量系统、高速摄像系统等方法，系统地研究了不同结构的涡激振动特性。

目前，针对水翼涡激振动的实验研究，通常是在固定来流速度下测量结构振动速度和频率，以获得结构锁频特性和对应振动强度，采用该方法可以获得选定速度下的测量结果。但基于该方法所获得的涡激振动特性，由于速度是离散分布，受限于所取速度点，无法清晰描述锁频区间内的涡激振动强度和频率变化。因此，建立一种流场流速连续变化且能实现结构振动同步测量的涡激振动测量方法具有重要意义。

发明内容

本发明公开的一种基于高速空化水洞的涡激振动同步测量方法要解决的技术问题是：基于高速空化水洞实现涡激振动同步测量，基于软件控制(Labview)，实现来流速度的连续变化及结构振动速度的同步测量，且能够实现压力的实时控制。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明公开的一种基于高速空化水洞的涡激振动同步测量方法，包括如下步骤：

步骤一：由控制软件，通过串口与循环泵转速控制装置通信，进而通过控制循环泵转速调节空化水洞来流速度，实现来流速度的连续变化。

启动控制软件件，设置好初始转速n1，高转速n2，高转速持续时间Δt，转速变化速度k1、k2，再由控制软件通过PC端及串口向转速控制器发送信号，由转速控制器控制循环泵电机以初始转速n1，转速增加速度k1，达到高转速n2，在保持高转速n2恒定Δt时间，循环泵开始以k2的转速减小速度从高转速n2到达转速n1。

步骤二：在控制软件调节转速同时，通过NI采集卡，实现结构振动速度的同步测量。

在控制软件向转速控制器发出信号的同时，由该控制软件控制PC端同步发出另一信号，该信号控制NI采集卡发出上升沿信号，由激光测振仪接收到上升沿信号后，激光测振仪开始自动采集待测对象的振动速度，并将采集结果通过NI采集卡传输到PC端。

步骤三：在使用控制软件调节转速过程中，通过NI采集卡控制压力泵、真空泵的转速，通过控制压力泵、真空泵的转速实现压力的实时控制，进而实现测试试验段入口压力的稳定，该入口压力值p在控制软件中设置。

在控制软件中设置好压力值p，控制软件控制PC端发出电流信号，该电流信号通过NI采集卡控制压力泵、真空泵的转速，压力泵的转速大小控制压力值的增加快慢，真空泵的转速大小控制压力值的减小快慢，控制压力值增大/减小使入口压力值稳定在p附近。

还包括步骤四：在来流速度与结构振动速度同步测量的过程中，基于步骤一至步骤三实现来流速度的连续变化及结构振动速度的同步测量，获得涡激振动特性，准确测量锁频区间范围和锁频时的涡激振动强度及频率变化，进而解决水利水电工程、海洋船舶工程领域涡激振动相关技术问题。