CN107084829A - 一种大气边界层风洞 - Google Patents

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廖海黎
李明水
李志国
陈淳
马存明
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    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
    • G01M9/02—Wind tunnels

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Abstract

本发明公开了一种大气边界层风洞，包括风洞本体和设置在风洞本体上部的回流道；所述风洞本体从进风口到出风口依次包括风扇段、大开角扩散段、稳定段、收缩段、试验段和扩散段；所述大开角扩散段内设置有至少一层防分离网；稳定段至少设置有一层阻尼网；本发明省略了蜂窝器，缩短了风洞的整体长度，节约了建筑面积，从而节省投资提高其经济性。

Description

一种大气边界层风洞
技术领域
本发明涉及风洞试验领域，具体涉及一种大气边界层风洞。
背景技术
随着大跨屋盖、超高层建筑、大跨度和超大跨度桥梁等建筑结构形式的发展，为了满足这些建筑的设计和建造需要，提供可靠的风洞试验研究手段，准确模拟结构细部构造的影响，保证试验精确度，有必要建造用于这些建筑结构形式试验研究的特大型边界层风洞；目前已有的特大型大气边界层风洞，其内部收缩段与试验段之间一般会设置有蜂窝器，其占地面积大、造价昂贵。
发明内容
本发明提供一种能缩短风洞长度的无蜂窝器特大型大气边界层风洞。
本发明采用的技术方案是：一种大气边界层风洞，包括风洞本体和设置在风洞本体上部的回流道；所述风洞本体从进风口到出风口依次包括风扇段、大开角扩散段、稳定段、收缩段、试验段和扩散段；所述大开角扩散段内设置有至少一层防分离网；稳定段至少设置有一层阻尼网。
进一步的，所述进风口设置有第一导流片，出风口位置设置有第二导流片。
进一步的，所述进风口位置还设置有第一过渡段。
进一步的，所述风扇段和大开角扩散段之间设置有第二过渡段。
进一步的，所述大开角扩散段设置有两层防分离网，稳定段内设置有三层阻尼网。
进一步的，所述大开角扩散段扩散全角为32°。
进一步的，所述风洞本体为长筒状结构。
进一步的，所述扩散段上、下壁扩散全角为8.69°。
进一步的，所述试验段内顶壁扩开固定扩散角为0.22°。
本发明的有益效果是：
(1)本发明省略了蜂窝器，缩短了风洞的整体长度；
(2)本发明减少了其整体立面结构，与传统风洞相比节省了300平以上建筑面积，节约了投资；
(3)本发明提高了风洞的经济性，结构简单、施工方便。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明实施例1中平均风速变化实测曲线。
图3为大开角扩散段加入阻尼网后流场速度分布CFD模拟结果示意图。
图中：1-第一导流片，2-第一过渡段，3-风扇段，4-第二过渡段，5-大开角扩散段，6-稳定段，7-收缩段，8-试验段，9-扩散段，10-第二导流片，11-回流道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种大气边界层风洞，包括风洞本体和设置在风洞本体上部的回流道11；所述风洞本体从进风口到出风口依次包括风扇段3、大开角扩散段5、稳定段6、收缩段7、试验段8和扩散段9；所述大开角扩散段5内设置有至少一层阻尼网；稳定段6至少设置有一层防分离网；设置阻尼网可以降低来流湍流度、防止流动分离，保证来流方向的目的。
进一步的，所述进风口设置有第一导流片1，出风口位置设置有第二导流片10，导流片是一种防止空气在急转弯处产生涡流导致气流不畅，损失能量，产生噪音等弊病的零件。
进一步的，所述进风口位置还设置有第一过渡段2，设置过渡段2是因为风扇段3为圆形断面，进风口为矩形断面。
进一步的，所述风扇段3和大开角扩散段5之间设置有第二过渡段4，设置过渡段是因为风扇段3为圆形断面，大开角扩散段5为矩形断面。
进一步的，所述大开角扩散段5设置有两层防分离网，稳定段6内设置有三层阻尼网，阻尼网作用是稳定紊乱不匀的气流，分割大涡，衰减气流中的旋涡，提高气流方向和速度的均匀性。通过数值模拟分析，5层阻尼网能满足规范对于风洞流场的要求。
进一步的，所述大开角扩散段5扩散全角为32°。
进一步的，所述风洞本体为长筒状结构。
进一步的，所述扩散段5上、下壁扩散全角为8.69°，扩散段5为22.11m。
进一步的，所述试验段8内顶壁扩开固定扩散角为0.22°；试验段8断面为22.5m宽、4.5m高、36.0m长。
大开角扩散段5、稳定段6和手缩短7总长度为27.8m；使用时，风经进风口位置设置的第一导流片1、依次经过风扇段3、第一过渡段2、风扇段3、第二过渡段4、大开角扩散段5、稳定段6、收缩段7、试验段8和扩散段9；然后经出风口位置设置的第二导流片10，进入其上部的回流道11；回流道11总长度达120m。
实施例
采用上述装置，在10.4m/s的风速下进行均匀流场测量，数据采集分别在风洞的不同位置进行，其采样频率为256Hz，时间为40s；风速时程测量通过一维的热线风速仪完成，采集点高度分别为1.05m和0.45m；测试结果如图2所示，空风洞中平均风速变化率小于1.5％，风速均匀稳定，流场品质能够满足各种试验要求；风洞动压场系数μ≤2％，气流偏角≤0.5，动压稳定性Δq/q≤1％，紊流度ε≤1％，轴向静压梯度满足国内规范要求。
对上述风洞的回流道11、风洞出入口气流对试验段流场品质的影响、试验段流场以及大扩散角、防分裂阻尼网的效果使用CFX软件进行了计算并对轮廓进行了优选；从图3可以清晰的看出大开角扩散段5的第三小扩散段两端气流出现了一些局部分离，但经过2～3道阻尼网后，气流逐渐均匀；从以上计算结果看，本发明设计的气动布局是成功的，完全可以满足设计要求。
蜂窝器和阻尼网同属于风洞布局中的整流装置，有着相似的整流作用，传统风洞布局在稳定段布置蜂窝器和阻尼网，大扩散段内未设置阻尼网，本发明通过在大开角扩散段5安装三层防分离网，稳定段6安装两层阻尼网，省略了蜂窝器的设置，同样达到了传统风洞布局的气动要求；并且缩短了风洞的整体长度，在传统风洞蜂窝器的立面布置上节省了300平米以上的建筑面积，节约了300万投资，显著提高了风洞的经济性，在特大型大气边界层风洞建设中已成功应用，推广价值大。

Claims (9)

1.一种大气边界层风洞，其特征在于：包括风洞本体和设置在风洞本体上部的回流道(11)；所述风洞本体从进风口到出风口依次包括风扇段(3)、大开角扩散段(5)、稳定段(6)、收缩段(7)、试验段(8)和扩散段(9)；所述大开角扩散段(5)内设置有至少一层防分离网；稳定段(6)至少设置有一层阻尼网。
2.根据权利要求1所述的一种大气边界层风洞，其特征在于：所述进风口设置有第一导流片(1)，出风口位置设置有第二导流片(10)。
3.根据权利要求1所述的一种大气边界层风洞，其特征在于：所述进风口位置还设置有第一过渡段(2)。
4.根据权利要求1所述的一种大气边界层风洞，其特征在于：所述风扇段(3)和大开角扩散段(5)之间设置有第二过渡段(4)。
5.根据权利要求1所述的一种大气边界层风洞，其特征在于：所述大开角扩散段(5)设置有两层防分离网，稳定段(6)内设置有三层阻尼网。
6.根据权利要求1所述的一种大气边界层风洞，其特征在于：所述大开角扩散段(5)扩散全角为32°。
7.根据权利要求1所述的一种大气边界层风洞，其特征在于：所述风洞本体为长筒状结构。
8.根据权利要求1所述的一种大气边界层风洞，其特征在于：所述扩散段(5)上、下壁扩散全角为8.69°。
9.根据权利要求1所述的一种大气边界层风洞，其特征在于：所述试验段(8)内顶壁扩开固定扩散角为0.22°。
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