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申请/专利权人：西南石油大学

摘要：本发明涉及一种基于主动旋转水槽的钝体涡激振动测试装置及方法，装置由由支撑系统、旋转系统、测试系统三部分构成。由控制终端调节电动机转速改变透明环形水槽内流体流速，通过控制电动轮横向滚动改变声学多普勒流速仪的横向位置，通过控制伸缩杆的伸缩长度调节声学多普勒流速仪的垂向位置，从而测量透明环形水槽内的流速分布；通过更换不同形状的钝体模型实现不同工程结构物的涡激振动测试，由激光位移传感器和高速摄像机同步采集钝体模型的流场演变和振动位移，为开展工程结构的涡激振动测试评价与安全校核提供测试装置及方法。

主权项：1.一种基于主动旋转水槽的钝体涡激振动测试装置，由支撑系统、旋转系统、测试系统三部分构成；支撑系统包括一个水槽支撑架2、一个上部支撑架9、两个限位块10、两根水平杆11、四个电动轮12、一个水平滑动台13、一个伸缩杆14、一个门型吊架16、一根模型吊杆17、一个模型连接件18、四根弹簧19和一个激光器底座24；水槽支撑架2是由多根矩形钢材焊接而成的内外两圈正方形框架结构，两圈框架结构的对应边平行，并且在邻近平行边上的中点通过钢材连接成一个整体，为旋转系统提供支撑；上部支撑架9是由多根矩形钢材焊接而成的门形框架结构，上部支撑架9高于旋转系统，水槽支撑架2与上部支撑架9无连接，各自独立，避免装置共振；伸缩杆14垂直固定在水平滑动台13的中心孔内，四个电动轮12安装在水平滑动台13底部，放置在上部支撑架9左上方，两根水平杆11穿过水平滑动台13与两侧的两个限位块10连接，两个限位块10通过螺丝固定在上部支撑架9上部，限位块10的间距与透明环形水槽8的宽度相同，伸缩杆14下方安装声学多普勒流速仪15，限位块10作为安全保护装置，防止声学多普勒流速仪15撞到透明环形水槽8内壁，在上部支撑架9右上方通过螺栓固定一个门型吊架19，门型吊架16与上部支撑架9垂直，门型吊架16中间铰接一根模型吊杆17，模型连接件18通过螺丝固定在模型吊杆17的下端，用以连接弹簧19和连接下方的钝体模型20，四根弹簧19处于同一平面且正交连接在上部支撑架9上，为钝体模型20提供弹性支撑；激光器底座24通过螺栓固定在上部支撑架9的右侧，激光器底座24高度与钝体模型20齐平，激光器底座24上方固定高能平面激光源23；旋转系统包括一个控制终端1、一个电动机3、一块固定板4、一个驱动盘5、一个内环形导轨6、一个外环形导轨7和一个透明环形水槽8；电动机3通过螺栓固定在固定板4下表面，固定板4通过螺栓固定在水槽支撑架2底部，电动机3的转子穿过固定板4与驱动盘5相连，驱动盘5固定安装在透明环形水槽8的下表面；内环形导轨6和外环形导轨7固定在水槽支撑架2上表面，驱动盘5、内环形导轨6、外环形导轨7处于同一水平面，并且驱动盘5、内环形导轨6、外环形导轨7均与透明环形水槽8下表面具有相同的圆心，在内环形导轨6和外环形导轨7上方放置透明环形水槽8；透明环形水槽8的内径小于内环形导轨6的直径，透明环形水槽8的外径大于外环形导轨7的直径；控制终端1安装在水槽支撑架2的侧面，通过电线与电动机3相连，控制终端1控制电动机3的转速，使透明环形水槽8中的水跟随透明环形水槽8按照设定的控制速度旋转；测试系统包括一个声学多普勒流速仪15、一个钝体模型20、一个流向激光位移传感器21、一个横向激光位移传感器22、一个高能平面激光源23、一个三脚架26和一台高速摄像机25；其特征在于：声学多普勒流速仪15固定在伸缩杆14下端，声学多普勒流速仪15的探头浸入水中测量透明环形水槽8中的水流速度；通过控制电动轮12的滚动调节声学多普勒流速仪15的横向位置，通过控制伸缩杆14的伸缩长度调节声学多普勒流速仪15的垂向位置；钝体模型20通过螺丝固定在模型连接件18下方，通过更换不同形状的钝体模型20实现不同工程结构物的涡激振动测试；流向激光位移传感器21和横向激光位移传感器22垂直布置在上部支撑架9上且均正对模型吊杆17，通过模型吊杆17反射的激光测量钝体模型20涡激振动的瞬时位移；高能平面激光源23通过螺丝固定在激光器底座24上，发射出高能平面激光，透明环形水槽8内激光面上流体夹带的示踪粒子反光，被透明环形水槽8下方的高速摄像机25捕捉，高速摄像机25安装在三脚架26上，通过瞬时图像分析测得示踪粒子的矢量运动速度，实现钝体模型20周围的流场监测。

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