CN109696291B - 一种带分流盘直吹式阵风风洞 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种带分流盘直吹式阵风风洞，该吹式阵风风洞包括：依次连接的动力段、分流段、扩散段、稳定收缩段、试验段和出口扩散段；所述动力段下游设置有分流盘，所述分流盘中部为主孔，主孔四周设有若干辅孔，分流盘包括动、静相配合的两组，其中静盘外周壁与动力段内周壁适配并相连接，动盘可转动式与静盘相邻安装在动力段内；当动盘转动时，动盘与静盘通过辅孔的重叠与错位来改变主通道的气流流量，从而在风洞的试验段形成阵风。采用本发明的阵风风洞，能够产生阵风。

Description

一种带分流盘直吹式阵风风洞

技术领域

本发明涉及风工程技术领域，尤其涉及一种带分流盘直吹式阵风风洞。

背景技术

边界层风洞，在风工程领域的研究中起着越来越重要的作用。边界层风洞具有模拟大气边界层流动的能力，能为研究大气污染物的扩散规律以及大跨度桥、高层建筑、塔等许多其他独特结构的安全设计研究提供技术支持。

边界层风洞按照气流的流动方向又可以分为吹出式风洞和吸入式风洞:吹出式风洞是以风机吹出的气流作为风洞的流动介质;而吸入式风洞则是通过风叶机片旋转形成的低压区,将空气吸入形成气流。两种类型的风洞应用范围都很广,但具体应用领域又有所不同,吸入式风洞由于风机在洞体末端,只能进行绕流、流场测定等非扬沙的风洞试验;而吹出式风洞不仅可以进行上述非扬沙风洞试验,还可以进行沙粒的起动风速、输沙率等扬沙试验。

然而，对于一些极端气象事件（诸如阵风锋、飓风等）非稳态气流占据主导作用时，普通边界层风洞缺少模拟这些事件瞬变效应的能力。因此，需要一种能产生阵性风效果的大气边界层风洞。

目前，能产生阵性风效果的大气边界层风洞，一般是采用机械摆动机构或者调整风机转速来实现的。对于调整动力段风机转速的方式缺点在于动力段的风扇的直径很大，通常有好几米，这意味着风扇的转动惯量非常大，所以风扇的转速调整比较慢，无法达到瞬间改变主通道风速的目的，同时反复调整风扇转速会加速风扇叶片根部的疲劳，缩短电机的寿命。而对于在试验段上游放置控制栅格可以产生阵风，但其缺点在于大气边界层风洞是在流场很均匀的风洞，试验段内通过加入尖劈和粗糙元来模拟大气边界层的风廓线，如果在这个基础上再加个格栅，那么实验段的风速和湍流度将会很难控制。如果实验段的风速大小都无法控制，那么实验数据没有意义。因此，目前的阵风无法完全模拟出大气边界层中的随机阵风。

发明内容

基于上述现有技术的不足，本发明提出一种带分流盘直吹式阵风风洞，能够产生阵风。

为解决上述问题，现提出的方案如下：

一种带分流盘直吹式阵风风洞，包括：依次连接的动力段、分流段、扩散段、稳定收缩段、试验段和出口扩散段；所述动力段下游设置有分流盘，所述分流盘中部为主孔，主孔四周设有若干辅孔，分流盘包括动、静相配合的两组，其中静盘外周壁与动力段内周壁适配并相连接，动盘可转动式与静盘相邻安装在动力段内；当动盘转动时，动盘与静盘通过辅孔的重叠与错位来改变主通道的气流流量，从而在风洞的试验段形成阵风。

优选地，所述动盘和静盘开孔位置、数量和大小均相同。

优选地，所述主孔的孔径为安装位置风洞口径的1/3-4/5。

优选地，所述辅孔的开孔率为20%-70%。

优选地，所述传动装置采用齿轮传动方式，与之配合，所述动盘外周为圆形并设有外齿，该外齿与传动装置的齿轮相啮合实现传动；动盘还通过轴承座活动安装在静盘上或动力段内。

优选地，与传动装置与动盘外齿相啮合的齿轮设置在风洞外。

优选地，与传动装置与动盘外齿相啮合的齿轮还设有保护罩。

优选地，所述分流盘安装在动力段；或分流盘安装在动力段与分流段交汇处。

优选地，所述动盘配置有传动装置，所述传动装置设置在风洞内或风洞外。

优选地，所述动力段、所述分流段、所述扩散段、所述稳定收缩段、所述试验段、所述出口扩散段为全钢结构。

本发明相比现有技术具有如下有益效果：

本发明公开的一种阵风风洞，动力段上设置有分流盘，通过多孔分流盘的旋转使孔位重叠从而达到将主通道气流进行分流的效果。

动力段上安装分流盘，动盘可以旋转，静盘不动，这样通过动盘旋转使动、静盘孔位错位从而使流量改变。本发明的风洞在试验段可以产生阵风，从而能够真实模拟出大气边界层的阵风。并通过风洞内设置凸起的粗糙元和尖劈改变气流流场的走向，从而能够更真实模拟出大气边界层的阵风。

附图说明

图1为本发明实施例公开带分流盘直吹式阵风风洞的结构简图；

图2为本发明实施例公开带分流盘直吹式阵风风洞的结构简图 (也作摘要附图)；

图3是本发明实施例公开的动力段部分切面的结构简图；

图4是本发明实施例公开的分流盘支、静盘配合的结构简图；

图5为图4的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

实施例一：

本发明实施例提出一种阵风，以产生阵风。请参阅图1和图2，本发明实施例的带分流盘直吹式阵风风洞包括：

依次连接的动力段101、分流段102、扩散段103、稳定收缩段104、试验段105和出口扩散段106；具体的，上述各个独立的功能段可通过焊接或者螺接而成的一个整体风洞。可选地，为了保证阵风的结构稳定性，动力段101、分流段102、扩散段103、稳定收缩段104、试验段105、和出口扩散段106均为全钢材料制作。

其中，请参阅图3，动力段101中设置有风机罩子、风机、风扇109、止旋片112。风扇109位于风机的前端。基于风扇109位置以及气流流向将风机罩子分为前端风机罩子110和后端风机罩子111。后端风机罩子111内侧安装有风机。后端风机罩子111外侧设置有止旋片112。

本发明实施例中，带分流盘直吹式阵风风洞，在动力段下游设置有分流盘114，分流盘中部为主孔120，主孔四周设有若干辅孔115。分流盘包括动盘118、静盘117相配合的两组，动盘118和静盘117开孔位置、数量和大小均相同。静盘外周壁与动力段内周壁适配并相连接，动盘可转动式与静盘安装在动力段内，动、静两盘相邻安装。

当动盘转118动时，动盘与静盘通过辅孔的重叠与错位来改变主通道的气流流量，从而在风洞的试验段形成阵风。

当动盘118静止时，调整动、静盘上的辅孔相对正，主通道的阻塞度较小，相同动力下主通道内气流可正常流出，相同动力下主通道内气流加速流出，风速最大。阵风风洞为常规定常流速风洞。

当动盘118静止时，还可以调整动、静盘上的辅孔相错位（如错位最大），主通道的阻塞度较大，相同动力下主通道内气流受阻流出，风速最小。阵风风洞为常规定常流高速风洞。

实施例二：

可选地，本申请的另一实施例中，如图3所示，动盘传动装置采用齿轮传动方式，与之配合，动盘外周为圆形并设有外齿，该外齿与传动装置的齿轮121相啮合实现传动。动盘安装在静盘前部，图中实线孔为动盘上的辅孔，虚线孔为静盘上的辅孔。动盘还通过轴承座活动安装在静盘上或动力段内，以实现动盘的旋转。

动力段上安装分流盘114，动盘可以旋转，静盘不动，这样通过动盘旋转使动、静盘孔位错位从而使流量改变。

具体安装方式可采用，动、静盘通过轴承座连接，轴承座内孔与动、静盘的主孔尺寸相当。静盘通过外圈固定在风洞内，轴承座的内圈安装在静盘主孔部位，动盘主孔内安装轴承座的外圈，这样实现动盘的旋转。

运行时，本发明的风洞在试验段可以产生阵风，从而能够真实模拟出大气边界层的阵风。并通过风洞内设置凸起的粗糙元和尖劈改变气流流场的走向，从而能够更真实模拟出大气边界层的阵风。

动力段的分流盘114设置了辅孔115，用于降低或提高气流和减少气流因流向骤变引起的能量损失。当分流盘114靠着轴承119转动时，分流盘114将重叠或者错开孔洞使气流降低或者提高进入扩散段，这样就可以形成气流的高和低频率的阵风。本发明还可以通过风洞内设置凸起的粗糙元和尖劈改变气流流场的走向，从而能够更真实模拟出大气边界层的阵风。

实施例三：

可选地，本申请的另一实施例中，分流盘主孔的孔径为安装位置风洞口径的3/5，主孔的孔径越大，主通道主气流越大，辅孔调节的气流越小；主孔越大，辅孔调节的气流量越大。主孔的孔径可根据实际阵风需要进行调节设计。

实施例四：

可选地，本申请的另一实施例中，辅孔的开孔率为20%-70%，辅孔的开孔率越大，对主通道的气流阻力越小，为减小主通道的气流阻，可尽量增加辅孔的开孔率。

实施例五：

可选地，本申请的另一实施例分流盘的具体设计如下：

分流盘安装位置风洞孔径：ф9.6m

分流盘主孔孔径：ф5.9m

辅孔孔径：ф1.1m

辅孔排列方式如图4所示，辅孔数量为11 个。计算可得，辅孔的开孔率约为：23.2%。主孔孔径约为安装位置风洞孔径的3/5。

实施例六：

可选地，本申请的另一实施例中，与传动装置与动盘外齿相啮合的齿轮121设置在风洞外，该齿轮还设有保护罩122。

实施例七：

可选地，本申请的另一实施例中，分流盘安装在动力段；或分流盘安装在动力段与分流段交汇处。

实施例八：

可选地，本申请的另一实施例中，动盘配置有传动装置设置在风洞内或风洞外。

实施例九：

可选地，本申请的另一实施例中，动盘和静盘开孔位置、数量和大小也可以不相同，只要保证动盘旋转时，辅孔相互存在重叠与错位，以保证气流调节，即可形成阵风。

实施例十：

可选地，本申请的另一实施例中，动力段的后端风机罩子111上的止旋片112可以作为支架，起到支撑风机和风扇109以及罩子的作用。后端风机罩111子外侧沿风机径向上设置多个止旋片112。

Claims (6)

1.一种带分流盘直吹式阵风风洞，包括：依次连接的动力段、分流段、扩散段、稳定收缩段、试验段和出口扩散段；其特征在于，所述动力段下游设置有分流盘，所述分流盘中部为主孔，主孔四周设有若干辅孔，分流盘包括动、静相配合的两组，其中静盘外周壁与动力段内周壁适配并相连接，动盘可转动式与静盘相邻安装在动力段内；当动盘转动时，动盘与静盘通过辅孔的重叠与错位来改变主通道的气流流量，从而在风洞的试验段形成阵风;

传动装置采用齿轮传动方式与动盘配合；动盘还通过轴承座活动安装在静盘上或动力段内;

所述分流盘安装在动力段；或分流盘安装在动力段与分流段交汇处;

所述动盘配置有传动装置，所述传动装置设置在风洞内或风洞外;

所述动力段、所述分流段、所述扩散段、所述稳定收缩段、所述试验段、所述出口扩散段为全钢结构。

2.根据权利要求1所述带分流盘直吹式阵风风洞，其特征在于，所述动盘和静盘开孔位置、数量和大小均相同。

3.根据权利要求2所述带分流盘直吹式阵风风洞，其特征在于，所述主孔的孔径为安装位置风洞口径的1/3-4/5。

4.根据权利要求3所述带分流盘直吹式阵风风洞，其特征在于，所述辅孔的开孔率为20%-70%。

5.根据权利要求1-4任一所述带分流盘直吹式阵风风洞，其特征在于，传动装置与动盘外齿相啮合的齿轮设置在风洞外。

6.根据权利要求5所述带分流盘直吹式阵风风洞，其特征在于，传动装置与动盘外齿相啮合的齿轮还设有保护罩。