CN108254151B - 一种多风扇主动控制龙卷风风洞 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多风扇主动控制龙卷风风洞，主要包括风塔、多风扇段、转盘、平动机构、升降机构；所述多风扇段包括位于风塔顶层中心的一个上单风扇段和风塔底部沿周向均匀分布的多个下单风扇段，所述转盘位于风塔的底部，所述平动机构安装在转盘上表面，所述升降机构安装在平动机构上。该多风扇主动控制龙卷风风洞的结构简单，风塔整体为筒体结构，所有单风扇段均能实现吹气和吸气功能，本发明能够实现龙卷风、下击暴流风场的模拟，通过调整平动机构可实现龙卷风的平动效果，通过调整升降机构的升降台高度可调节龙卷风风场的高宽比。
Description
技术领域
本发明涉及一种多风扇主动控制龙卷风风洞，涉及流体力学技术领域。
背景技术
龙卷风是大气中最强烈的涡旋现象，它具有极大的破坏力。目前，对于龙卷风试验室物理模拟装置大多数都是基于Ward型模拟系统的原理建造。Ward型模拟系统虽然能够模拟多种类似龙卷风的涡旋风场，但该系统无法考虑龙卷风的水平移动，而且难以调整龙卷风的涡流比。随着科学技术的发展，日本宫崎大学的A. Nishi在Teunissen的多射流风洞基础上研制了一种多风扇主动控制风洞，但是该风洞主要模拟常态风和脉动风风场。美国IBHS Research Center的多风扇主动控制风洞，主要用于对台风风场的模拟。中国同济大学的多风扇主动控制风洞（TJ-5），主要模拟常态风和脉动风风场。加拿大西安大略大学的龙卷风风洞（WindEEE Dome），拥有106个风扇，采用正六边形设计，可模拟龙卷风和下击暴流风场，但是该风洞无法模拟龙卷风的水平移动情况。上述多风扇主动控制风洞模拟功能较为单一，应用领域受限。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种多风扇主动控制龙卷风风洞，能够调节龙卷风的水平移动。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种多风扇主动控制龙卷风风洞，主要包括风塔、多风扇段、转盘、平动机构；所述多风扇段包括位于风塔顶层中心的一个上单风扇段和风塔底部沿周向均匀分布的多个下单风扇段，所述转盘位于风塔的底部，所述平动机构安装在转盘上表面。
优选的，所述风塔整体为筒体结构，所述风塔的周部均匀设有若干个用于安装多个下单风扇段的安装通口。
优选的，每个下单风扇段的轴线均位于同一水平面上，每个下单风扇段轴线与其安装内壁法线的夹角为θ，所述上单风扇段和下单风扇段的结构相同，规格尺寸不同。
优选的，所述上单风扇段外周部固设有连接法兰，所述连接法兰经内六角螺栓与风塔螺接，所述连接法兰与风塔之间设有密封软橡胶垫。
优选的，所述平动机构包括位于转盘上的平动台，所述平动台的底部设有若干个滑轮，所述滑轮均与平动台上的滑轨滑动配合，所述平动台经电动机构驱动进行滑动。
优选的，所述电动机构包括安装在平动台上经电机、减速器驱动旋转的主动转轴，所述主动转轴上设有主动链轮，所述滑轮上同轴设有从动链轮，所述主动链轮与从动链轮之间经链条传动连接。
优选的，所述平动机构上表面还安装有升降机构。
优选的，所述升降机构包括安装在平动机构的平动台上方的升降台，所述升降台经丝杆升降机驱动升降。
优选的，所述升降机构的升降台与风塔底部的多个下单风扇段固连，用于驱动多风扇段整体升降。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该多风扇主动控制龙卷风风洞的结构简单，可作为龙卷风风洞、下击暴流风洞使用，通过平动机构使龙卷风的水平移动可调，能够实现龙卷风的平动效果，具有多功能、应用领域广的优势。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的构造示意图一。
图2为本发明实施例的构造示意图二。
图3为本发明实施例的俯视图。
图4为图1的A局部放大视图。
图5为电机与风扇转子装配图。
图6为平动机构与升降机构的构造示意图一。
图7为平动机构与升降机构的构造示意图二。
图8为本发明实施例模拟龙卷风风场时示意图。
图中：1-风塔，2-多风扇段，2-1-上单风扇段，2-2-下单风扇段，3-转盘，4-平动机构，5-升降机构，6-安装通口，7-连接法兰，8-内六角螺栓，9-密封软橡胶垫，10-平动台，11-滑轮，12-滑轨，13-电机，14-减速器，15-主动转轴，16-主动链轮，17-从动链轮，18-链条，19-升降台，20-风扇转子。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1-8所示，一种多风扇主动控制龙卷风风洞，主要包括风塔1、多风扇段2、转盘3、平动机构4；所述多风扇段包括位于风塔顶层中心的一个上单风扇段2-1和风塔底部沿周向均匀分布的多个下单风扇段2-2，所述转盘位于风塔的底部，所述平动机构安装在转盘上表面，所有单风扇段均能实现吹气和吸气功能，具体是通过电机反转及风扇转子20反装实现。
在本发明实施例中，所述风塔整体为筒体结构，所述风塔的周部均匀设有若干个用于安装多个下单风扇段的安装通口6。
在本发明实施例中，每个下单风扇段的轴线均位于同一水平面上，每个下单风扇段轴线与其安装内壁法线的夹角为θ，所述上单风扇段和下单风扇段的结构相同，规格尺寸不同。
在本发明实施例中，所述上单风扇段外周部固设有连接法兰7，所述连接法兰经内六角螺栓8与风塔螺接，所述连接法兰与风塔之间设有密封软橡胶垫9。
在本发明实施例中，所述平动机构包括位于转盘上的平动台10，所述平动台的底部设有若干个滑轮11，所述滑轮均与平动台上的滑轨12滑动配合，所述平动台经电动机构驱动进行滑动。
在本发明实施例中，所述电动机构包括安装在平动台上经电机13、减速器14驱动旋转的主动转轴15，所述主动转轴上设有主动链轮16，所述滑轮上同轴设有从动链轮17，所述主动链轮与从动链轮之间经链条18传动连接。
在本发明实施例中，所述平动机构上表面还安装有升降机构5。
在本发明实施例中，所述升降机构包括安装在平动机构的平动台上方的升降台19，所述升降台经丝杆升降机驱动升降，丝杆升降机为现有技术。
在本发明实施例中，所述升降机构的升降台与风塔底部的多个下单风扇段固连，用于驱动多风扇段整体升降。
一种多风扇主动控制龙卷风风洞的使用方法，按以下步骤进行：（1）当上单风扇段吸气，多个下单风扇段吹气时，可实现龙卷风风场模拟；（2）当上单风扇段吹气，多个下单风扇段吸气时，可实现下击暴流风场模拟。
在本发明实施例中，在步骤（1）、（2）中，通过调整平动机构可实现龙卷风的平动效果，通过调整升降机构的升降台高度可调节龙卷风风场的高宽比。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的多风扇主动控制龙卷风风洞。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (1)
1.一种多风扇主动控制龙卷风风洞，其特征在于：主要包括风塔、多风扇段、转盘、平动机构；所述多风扇段包括位于风塔顶层中心的一个上单风扇段和风塔底部沿周向均匀分布的多个下单风扇段，所述转盘位于风塔的底部，所述平动机构安装在转盘上表面；所述平动机构包括位于转盘上的平动台，所述平动台的底部设有若干个滑轮，所述滑轮均与平动台上的滑轨滑动配合，所述平动台经电动机构驱动进行滑动；所述电动机构包括安装在平动台上经电机、减速器驱动旋转的主动转轴，所述主动转轴上设有主动链轮，所述滑轮上同轴设有从动链轮，所述主动链轮与从动链轮之间经链条传动连接；所述平动机构上表面还安装有升降机构；所述升降机构包括安装在平动机构的平动台上方的升降台，所述升降台经丝杆升降机驱动升降；所述升降机构的升降台与风塔底部的多个下单风扇段固连，用于驱动多风扇段整体升降；所述风塔整体为筒体结构，所述风塔的周部均匀设有若干个用于安装多个下单风扇段的安装通口；每个下单风扇段的轴线均位于同一水平面上，每个下单风扇段轴线与其安装内壁法线的夹角为θ，所述上单风扇段和下单风扇段的结构相同，规格尺寸不同；所述上单风扇段外周部固设有连接法兰，所述连接法兰经内六角螺栓与风塔螺接，所述连接法兰与风塔之间设有密封软橡胶垫；所有单风扇段均能实现吹气和吸气功能，当上单风扇段吸气，多个下单风扇段吹气时，可实现龙卷风风场模拟；当上单风扇段吹气，多个下单风扇段吸气时，可实现下击暴流风场模拟。
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