CN106885678A - 一种用于模拟雷暴冲击风的风洞试验装置 - Google Patents

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刘慕广
石碧青
余先锋
谢壮宁
杨易
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Abstract

本发明公开了一种用于模拟雷暴冲击风的风洞试验装置，包括4个竖向支架、两个相对设置的垂直导流板和一个以上的斜导流板；所述竖向支架通过上下两端的螺栓固定于风洞试验段中，竖向支架沿高度方向均匀设置若干螺栓限位孔；垂直导流板两侧固定于竖向支架的螺栓限位孔上；斜导流板位于两垂直导流板之间，其左右两侧边的前后端设置两组导轨；每组导轨均与滑块滑动连接，滑块分别固定于相应竖向支架的螺栓限位孔上，通过滑块上下移动可调整斜导流板的倾斜角度。本发明构造简单，使用灵活，无需建设专门的雷暴冲击风实验室即可在常规边界层风洞中模拟雷暴冲击风剖面，节省了大量的财力、人力，极大拓展了常规边界层风洞的研究领域。

Description

一种用于模拟雷暴冲击风的风洞试验装置
技术领域
本发明涉及风工程技术领域，具体涉及一种在常规边界层风洞实验室中模拟雷暴冲击风场的试验装置。
背景技术
雷暴冲击风是一种在地面或近地面附近由雷雨天气中极速下沉的气流引起的灾害性强风，对工程结构有着极大的破坏性。近年由雷暴冲击风导致的高层建筑、高耸结构及大跨体育场馆的损毁事故时有出现，造成非常严重的经济损失事故。为此，如何科学的、准确合理的确定雷暴冲击风下结构受到的风荷载，是当前亟待解决的问题。
当前主要有三种手段用于评估结构的风荷载：风洞试验、现场实测及数值模拟。风洞试验是当前最为可靠、有效及合理的确定结构风荷载的主要手段；现场实测的实施极为困难，存在较大的不确定性，且所得结果代表性不足；数值方法进行瞬态弹性风振分析的可靠性也有待商榷。
由于雷暴冲击风场的特殊性，进行雷暴风场的全过程模拟需要建设专门的实验室，其造价成本高且不具有推广性。近10年来国内各科研院所陆续投资建造了几十座常规大气边界层风洞实验室，在常态风场的相关研究上取得了较为丰富的成果。但由于缺乏合适的雷暴冲击风风场模拟方法和模拟装置，常规边界层风洞中进行危害性极大的雷暴冲击风试验存在很大困难。因此，迫切需要一种可在现有的常规大气边界层风洞内使用，无需大量资金人力投入，加工安装方便，风场模拟结果可靠有效的雷暴冲击风场模拟装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在常规大气边界层风洞中使用的模拟雷暴冲击风风场的试验装置，该装置可模拟出用于结构风荷载评估的具有多种比例尺的雷暴冲击风剖面，且通用性强，构造简单，使用灵活，造价低廉，安装测试方便、有效可靠，进一步拓展了常规边界层风洞的试验研究功能，对准确评估雷暴冲击风下结构的受力特性起积极作用，有效解决了当前常规边界层风洞中雷暴冲击风荷载的模拟与评估问题。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种用于模拟雷暴冲击风的风洞试验装置，包括4个竖向支架、两个相对设置的垂直导流板和一个以上的斜导流板；所述竖向支架通过上下两端的螺栓固定于风洞试验段中，竖向支架沿高度方向均匀设置若干螺栓限位孔；所述垂直导流板两侧固定于竖向支架的螺栓限位孔上；所述斜导流板位于两垂直导流板之间，其左右两侧边的前后端设置两组导轨；每组导轨均与滑块滑动连接，所述滑块分别固定于相应竖向支架的螺栓限位孔上，通过滑块上下移动可调整斜导流板的倾斜角度。
进一步地，所述滑块和垂直导流板均通过螺栓固定在竖向支架上。
进一步地，所述竖向支架为槽钢，相邻两个侧面沿高度方向均匀设置若干螺栓限位孔，且上下两端焊接中间开孔的钢制端板。
进一步地，所述斜导流板和垂直导流板均为木质合板。
进一步地，所述斜导流板两侧边的前后端分别设置有短导轨、长导轨，所述长导轨的长度大于短导轨，前端的导轨短在斜导流板角度调整时主要起旋转轴作用；后端的长导轨比较长，可供滑块大距离滑动，实现斜导流板大角度调整。
进一步地，所述导轨均设有防止与滑块脱落的限位装置。
进一步地，所述的滑块通过销栓与导轨滑动连接，所述销栓一端固定在滑块上，另一端与所述导轨滑动配合。
进一步地，所述的斜导流板为平面板或弧形板。
采用上述技术方案，本发明具有如下优点：
（1）无需建设专门的雷暴冲击风实验室即可在常规边界层风洞中模拟雷暴冲击风剖面，节省了大量的财力、人力，且极大的拓展了常规边界层风洞的研究领域。
（2）构造简单，使用灵活，可根据风洞试验段的尺寸灵活调整装置的组合方式。
（3）原理简单，安装方便，通过调整斜导流板的数量和角度，可在风洞试验段内模拟出不同比例尺度的雷暴冲击风剖面，满足不同高度的高耸、高层建筑及大跨屋盖结构在雷暴冲击风下风荷载测试需要。在现有的大气边界层风洞试验段内，通过调整该装置中各组倾斜板的角度可方便的实现不同比例尺雷暴冲击风场的模拟。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明：
图1为本发明雷暴冲击风模拟装置的三维示意图；
图中所示为：1-垂直导流板；2-斜导流板；3-竖向支架；4-端板；5-螺杆；6-短导轨；7-长导轨；8-滑块；9-螺栓限位孔；10-销栓。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，但本发明的实施方式不限如此。
如图1所示，一种用于模拟雷暴冲击风的风洞试验装置，包括4个竖向支架3、两个平行设置的垂直导流板和斜导流板2；所述斜导流板2位于垂直导流板1的中间，可根据试验需要设置多组斜导流板，本实施例为3组；竖向支架3高度方向均匀设置螺栓限位孔9；所述垂直导流板1两侧固定于竖向支架3的螺栓限位孔9上；竖向支架3上端与下端设有端板4，通过穿透端板4的长螺栓5将竖向支架3分别固定在风洞试验段的顶部和底部；所述斜导流板2前端两侧固定短导轨6，后端两侧固定长导轨7；短导轨6和长导轨7通过销栓10固定有滑块8，所述销栓10一端固定在滑块上，另一端与所述导轨滑动配合。所述滑块8采用螺栓固定于竖向支架3的螺栓孔9上；斜导流板2角度变化时，所述销栓10可在短导轨6和长导轨7内自由滑动。上述的雷暴冲击风模拟装置中，所述斜导流板2可通过滑块8自由调整倾斜角度，且斜导流板2间距离和各自倾角可根据试验需要独立调整。
另外，所述斜导流板2和垂直导流板1均为木质合板。所述导轨均设有防止与滑块脱落的限位装置。
本实施例的实施工作过程示例如下：
本实施例在使用时，首先将装置的上端与下端固定于常规大气边界层风洞内，根据需要初步确定斜导流板2的安装数量、角度及相互间的距离，在风洞试验段内通风后即可在装置的后端产生具有一定曲线形态的风速剖面，根据试验结果进一步对斜导流板2的角度和位置进行适当调整，直至得到理想的雷暴冲击风剖面形态。
根据本发明的方法，还可以开发一系列的实施例，如采用一定弧度的斜导流板2或将两侧的垂直导流板1非平行设置等等。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于模拟雷暴冲击风的风洞试验装置，其特征在于：包括4个竖向支架(3)、两个相对设置的垂直导流板和一个以上的斜导流板；所述竖向支架(3)通过上下两端的螺栓(5)固定于风洞试验段中，竖向支架(3)沿高度方向均匀设置若干螺栓限位孔(9)；所述垂直导流板(1)两侧固定于竖向支架(3)的螺栓限位孔(9)上；所述斜导流板(2)位于两垂直导流板(1)之间，其左右两侧边的前后端设置两组导轨；每组导轨均与滑块(8)滑动连接，所述滑块(8)分别固定于相应竖向支架(3)的螺栓限位孔上，通过滑块(8)上下移动可调整斜导流板(2)的倾斜角度。
2.根据权利要求1所述的风洞试验装置，其特征在于：所述滑块(8)和垂直导流板(1)均通过螺栓固定在竖向支架上。
3.根据权利要求1所述的风洞试验装置，其特征在于：所述竖向支架(3)为槽钢，相邻两个侧面沿高度方向均匀设置若干螺栓限位孔(9)，且上下两端焊接中间开孔的钢制端板(4)。
4.根据权利要求1所述的风洞试验装置，其特征在于：所述斜导流板(2)和垂直导流板(1)均为木质合板。
5.根据权利要求1所述的风洞试验装置，其特征在于：所述斜导流板(2)两侧边的前后端分别设置有短导轨(6)、长导轨(7)，所述长导轨(7)的长度大于短导轨(6)。
6.根据权利要求1所述的风洞试验装置，其特征在于：所述导轨均设有防止与滑块脱落的限位装置。
7.根据权利要求1所述的风洞试验装置，其特征在于：所述的滑块(8)通过销栓(10)与导轨滑动连接，所述销栓(10)一端固定在滑块上，另一端与所述导轨滑动配合。
8.根据权利要求1所述的风洞试验装置，其特征在于：所述的斜导流板(2)为平面板或弧形板。
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