解码风的力量——VDA 大型结构风洞测量案例

解码风的力量——VDA 大型结构风洞测量案例

风洞试验是空气动力学研究中的重要手段，通过人为制造气流来模拟实体周围气体的流动情况。在风洞试验中，如何精确测量物体的位移和振动一直是研究的重点。本文将介绍一种新型的三维刚性位移实时分析仪（VDA）在风洞测量中的应用案例，对比传统激光位移计，展示其在大范围、高精度测量方面的优势。

风的力量：飞翔与灾害

最近，著名导演宫崎骏的新作动画电影上映，引发人们又一波怀旧的热潮。从《风之谷》到《起风了》，宫崎骏的作品中蕴含了不少「风」元素。风，既是推动飞机翱翔的力量，也是自然灾害中的破坏力量。如何凭借风的流体属性优化设计飞行器，如何有效评估并避免飓风带来的影响，都是令人类钻研多年的课题。

由此，科学家们发明了风洞——将模型或实物固定在地面人工环境中，人为制造气流通过，由此模拟实体周围气体的流动情况，测量数据以评估气流对实体的作用效果。在空气动力学研究、飞行器设计研发、结构抗风性能评估等领域，风洞都是科学研究与工程实践的重要设备。

风洞测量方案：传统激光位移计 vs VDA

在风洞试验中，传统的测量位移的手段是采用激光位移计。但激光位移计在实际应用中有着诸多不足：量程小；需要反射面。如果被测物反射面小或位移量大，会造成无有效反射面的情况，影响测量；只能单点单向测量，难以应对大视野、多点测量场景。

VDA 三维刚性位移实时分析仪基于数字图像相关性分析技术（DIC），可检测高达 0.001 个像素的位移。VDA 安装简便、标定快速，采用非接触式测量，凭借高超的图像跟踪和配准技术，可大范围分析三维多点位移、三维全场位移、三维全场应变、振动、速度、加速度、频率、模态分析等参数，精准获取变形分布，有效克服传统测量方法存在的问题，高效、快速地解决风洞试验中的测量需求。

VDA的技术优势

• 极速标定：30 秒极速标定，安装和操作都很简单。
• 大范围、高精度三维测量：非接触式视觉方案具有大范围、高精度三维测量优势，对于 20 米的测量范围实现 0.01 mm 的位移精度。最大测量范围可达 100 米。
• 丰富功能：具有三维位移、三维坐标、速度、加速度、轨迹、振动模态分析功能。

应用案例

大尺寸桥梁模型风洞试验

本案例为 15 米桥梁模型风洞试验，需要多点、同步测量三维位移和振动，传统位移传感器无法满足要求。VDA 在实现多点、同步测量的基础上，测量范围可达 20 米，且在 20 米测量范围时位移精度仍能达到 0.01 mm。

光伏板风洞试验

本案例需测量风洞中光伏板的扭转，被测点通常在 100 个以上，且测量过程中不能干扰模型运行。VDA 大范围、多点、非接触测量的特性，使其精准适配测量需求。

输电线模型

本案例中需要测量直径仅 3 mm 的输电线模型的三维位移，并且需要在输电线上设置 20 个以上的被测点。此外，输电线在风洞中的位移量较大，被吹起近 90 度。VDA 采用非接触式三维测量，测量范围大，精度高，可广泛用于结构模型静载、动载试验中结构上的多点位移。

模态分析功能

除了位移、频率、加速度等方面的分析，VDA 还开发了模态分析功能，能更全面、精准地获取并分析振动数据。

结语

风洞对于空气动力学研究、工程安全、工业制造都具有非常重要的应用价值，支撑着国防军事、航空航天、基建等领域的发展壮大。新型的三维刚性位移实时分析仪（VDA）在风洞测量中的应用，为行业提供了强有力的技术支撑。