主要设备及测量方法优化建议

1.风洞

关于建筑物的风载荷问题国外已经有很多相关经验，并且获得了大量的研究成果[96-101]。多数研究证明，在对建筑物进行风效应模型试验前，首先模拟与实物周围环境相似的大气边界层，这样的试验结果才能可信。将航空风洞或者其他形式的风洞改造为模拟大气边界层的环境风洞，国内外做了大量的工作[34-37，101--109]；顾志福[34--37]在环境风洞中利用与空气密度不同的甲烷气体来模拟热回流，探讨环境风对热回流的影响，并且利用烟线法来研究空冷塔后的流场结构。本次试验在中国航空工业空气动力研究院（627所）的FL-8风洞中进行。该风洞为单回路闭口风洞，试验段截面为3.5m×2.5m的扁八角形，截面积为7.685m2，试验段长5.5m，风洞最大风速70m/s，近地湍流度大于5%。主厂房、汽机房和空冷塔架均安放在直径为2m的转盘上。本次试验在改造过的航空风洞，图3.10和图3.11给出了风洞试验段的布置以及模型试验区中心10标高风速平均速度剖面的实测值与计算值的分布。

2.多路温度巡检仪

本试验采用了美国KEITHLEY公司生产的多路温度巡检仪，型号为KEITHLEY2750。KEITHLEY2750结合了精密测量、程控开关和控制功能，集成在一个紧凑的机箱内，可用于试验台或安装在机柜内。插入式的模块具有灵活方便的特点，支持通道20～200路（双刀开关），可给被测物提供激励源，完成信号通道切换、系统控制等，能够同时扫描200路通道，可提高测试的工作效率。本次试验测点共92个，需要100个通道，因此选择了3个模块：2个7708（40路通道），1个7700（20路通道），如图3.12所示。

3.温度传感器

试验中采用热电偶作为温度传感器，热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。热电偶和水银温度计一样，具有使用范围广、耐高温、精度高等优点，是一种很好的测温元件。主要特点如下：

图3.10　风洞试验段的布置（单位：mm）

图3.11　模型试验区中心10标高平均速度剖面的实测值与计算值的分布

（1）测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。

（2）测量范围广。常用的热电偶从-50～1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。(www.xing528.com)

图3.12　KEITHLEY公司多路温度巡检仪

（3）构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。

热电偶的选择要考虑待测量物质，以及配套的显示仪器等，同时鉴于模型本身的缩比，热电偶的直径不能太大，否则将影响空冷塔下的流场结构。本次试验采用T型热电偶，直径为0.3mm×2，测量精度±0.01℃。图3.13给出了试验用的T型热电偶，图3.14给出了热电偶在翅片出口的布置图。

图3.13　试验用T型热电偶

图3.14　热电偶在翅片出口的布置图

4.恒温控制装置

试验主要测量风机入口以及翅片管束出口的空气温度，测量温度的准确性除了与选择的测量仪器的精度有关外，提供恒定温度的热源也是确保测量温度准确的一个重要因素。试验在加热水箱出口处布置了一个恒温控制装置。试验开始前，将温控装置调至所需温度，此时加热装置则会自动合闸对水箱进行加热；待水箱内水温达到所需温度时，加热装置会自动断电，停止加热；一旦水温低于设定温度时，加热装置自动合闸进行加热，如此确保水箱内的水温恒定。

5.风机电源

试验中模型风机采用微型直流风机，需要直流稳压电源向模型风机供电。由于模型风机共112个，模型风机在运行中每个风机的端压相等；因此风机的连接采用并联方式，所以电源提供的电流要大于或者等于112个风机的额定电流。试验电源选择了两台由香港龙威电子有限公司生产的TPR-3030D型直流稳压电源向模型风机供电，而且电源能够提供连续可调的电压。