CN109799060A - 一种带有调流段的直流吸式阵风风洞 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有调流段的直流吸式阵风风洞，其技术方案要点是包括出口段、动力段、扩散段、试验段、收缩段和稳定段；所述动力段一端连接与外界相通的出口段，动力段另一端连接着扩散段，试验段一端与扩散段连接，另一端与收缩段连接，收缩段一侧连接着稳定段，扩散段上设置有调流段，能够快速调节试验段的风速，更好的模拟出自然风，获得更加真实合理的实验数据。

Description

一种带有调流段的直流吸式阵风风洞

技术领域

本发明涉及一种阵风风洞，更具体地说，它涉及一种带有调流段的直流吸式阵风风洞。

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。

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。

为了使试验段的气流产生阵性效果，传统的方法，如前人使用过的机械摆动栅格或翼型机构有个缺点，大气边界层风洞是在流场很均匀的风洞内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，使得实验段的风速大小都无法控制。使用改变变频器控制风扇转速产生阵性，需要风扇无法达到运转的最佳条件，并要求突然改变所需要的电功率。同时由于动力段的风扇的直径较大，通常有几米长，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，使得产生速度变化所要求的时间尺度(在1～5s内改变试验段速度的25％)不可能实现。而自然环境中的风速改变的速率都是瞬时的，因此，目前的风洞无法完全模拟出自然风。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种带有调流段的直流吸式阵风风洞，能够模拟出自然风。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种带有调流段的直流吸式阵风风洞，包括出口段、动力段、扩散段、试验段、收缩段和稳定段；所述动力段一端连接与外界相通的出口段，动力段另一端连接着扩散段，试验段一端与扩散段连接，另一端与收缩段连接，收缩段一侧连接着稳定段，扩散段上设置有调流段。

进一步地，调流段包括百叶装置和电动门。

进一步地，百叶装置设置在风洞外壁上。

进一步地，电动门位于百叶装置内侧。

进一步地，百叶装置上设置有多个叶片，气流能够从外界通过叶片之间的缝隙流入到扩散段中，电动门能够沿风洞内壁平移移动。

进一步地，调流段数量为多个，在扩散段的侧壁上对称设置。

进一步地，调流段数量为两个。

进一步地，稳定段的内部连接着两道阻尼网，阻尼网的一侧与蜂窝器相邻，蜂窝器与外界连通。

进一步地，试验段中设置有载物圆盘，用于承载试验模型。

进一步地，所述载物圆盘由电机带动能够在试验段中进行转动，用于使其承载的试验模型相对于风向形成不同的角度。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、结构简单、建设费用相对较低；

2、由于调流段色设置，本阵风风洞能够快速调节试验段的风速，更好的模拟出自然风，获得更加真实合理的实验数据。

附图说明

图1为实施例1中风洞的各部件结构示意图；

图2为实施例1中电动门关闭时调流段结构示意图；

图3为实施例1中电动门开启时调流段结构示意图。

图中：101、稳定段；102、收缩段；103、试验段；104、调流段；105、扩散段；106、动力段；107、出口段；109、风扇；110、前端机罩子；111、后端机罩子；112、止旋片；113、百叶装置；114、电动门；116、蜂窝器；117、阻尼网。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种带有调流段的直流吸式阵风风洞，参照图1，其包括出口段107、动力段106、扩散段105、调流段104、试验段103、收缩段102和稳定段101，所述动力段106一端连接与外界相通的出口段107，动力段106另一端连接着扩散段105，扩散段105上设置有调流段104，试验段103一端与扩散段105连接，另一端与收缩段102连接，收缩段102一侧连接着稳定段101，稳定段101的另一侧连接着两道阻尼网117，阻尼网的一侧与蜂窝器116相连，蜂窝器116与外界连通。

工作原理如下：

动力段106是安装有驱动风扇109的一段洞体，动力段106包括前端机罩子110、风扇109、止旋片112、后端机罩子111。风机带动风扇109转动得以产生气体流动，建立起试验段中稳定的流场。气流沿着进气口流经稳定段101，由于气流的方向和速度都是不均匀的，其气流的湍急度也是比较高的，甚至在气流中还存在大尺度的漩涡，因此在气流的稳定段101设置有蜂窝器116、阻尼网117等整流装置。蜂窝器116和阻尼网117的作用在于使气流变得均匀，湍急度大大降低，保证收缩段102入口及试验段103的气流品质。收缩段102型面出口的曲率半径比入口小的设计使的气流得到均匀加速，气流沿收缩段102流动时，洞壁上不出现分离。经过试验段103的气流流向扩散段105，扩散段105其作用是把气流的动能转变为压力能，以减小风洞的功率损失。扩散段105上设置有调流段104，调流段104包括百叶装置113和电动门114，百叶装置113上设置有叶片，外部气流可从叶片中流入，电动门114为实体门。电动门114能够平移移动。电动门114与带有齿轮的电机相连接，通过电机带动旋转轴转动从而实现控制所述电动门的开闭。当电动门114向百叶装置113内侧移动时，如图3所示，电动门114和百叶装置113形成闭合空间。当电动门114停止时，如图2所示。外部气流可从百叶装置113流入，通过控制电动门114的开闭来控制流体的速度。最后，气流从出口段107流出。

试验时，气流从进气口流入，通过蜂窝器116使气流变得较为均匀，然后通过收缩段102将气流速度提高，之后进入试验段103，当气流通过试验段103后经扩散段105到达出口段107，最后由出口段107流进入大气中。试验段103中设置有载物圆盘，用于承载试验模型，载物圆盘由电机带动能够在试验段103中进行转动，用于使其承载的试验模型相对于风向形成不同的角度。

Claims (10)

1.一种带有调流段的直流吸式阵风风洞，包括出口段(107)、动力段(106)、扩散段(105)、试验段(103)、收缩段(102)和稳定段(101)；所述动力段(106)一端连接与外界相通的出口段(107)，动力段(106)另一端连接着扩散段(105)，试验段(103)一端与扩散段(105)连接，另一端与收缩段(102)连接，收缩段(102)一侧连接着稳定段(101)，其特征在于：扩散段(105)上设置有调流段(104)。

2.根据权利要求1所述的带有调流段的直流吸式阵风风洞，其特征在于：所述调流段(104)包括百叶装置(113)和电动门(114)。

3.根据权利要求2所述的带有调流段的直流吸式阵风风洞，其特征在于：百叶装置(113)设置在风洞外壁上。

4.根据权利要求3所述的带有调流段的直流吸式阵风风洞，其特征在于：电动门(114)位于百叶装置(113)内侧。

5.根据权利要求4所述的带有调流段的直流吸式阵风风洞，其特征在于：百叶装置(113)上设置有多个叶片，气流能够从外界通过叶片之间的缝隙流入到扩散段(105)中，电动门(114)能够沿风洞内壁平移移动。

6.根据权利要求5所述的带有调流段的直流吸式阵风风洞，其特征在于：所述调流段(104)数量为多个，在扩散段(105)的侧壁上对称设置。

7.根据权利要求6所述的带有调流段的直流吸式阵风风洞，其特征在于：所述调流段(104)数量为两个。

8.根据权利要求1所述的带有调流段的直流吸式阵风风洞，其特征在于：稳定段(101)的内部连接着两道阻尼网(117)，阻尼网(117)的一侧与蜂窝器(116)相邻，蜂窝器(116)与外界连通。

9.根据权利要求1所述的带有调流段的直流吸式阵风风洞，其特征在于：试验段(103)中设置有载物圆盘，用于承载试验模型。

10.根据权利要求9所述的带有调流段的直流吸式阵风风洞，其特征在于：所述载物圆盘由电机带动能够在试验段(103)中进行转动，用于使其承载的试验模型相对于风向形成不同的角度。