CN110031178B - 一种模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞，包括风洞流道，风洞流道上设有模拟风口，且模拟风口外设有模拟装置；模拟装置包括中心风道、第一导流风道和第二导流风道，中心风道内安装设有模拟风机；第一导流风道的进风端和出风端与模拟风机的出风端与进风端相连通，且第一导流风道的进风端与模拟风机的出风端之间设有第一阀门；第二导流风道的进风端与模拟风机的出风端相连通，且第二导流风道的进风端与模拟风机的出风端之间设有第二阀门；中心风道上设有位于模拟风机进风端与第一导流风道的出风端之间的第二进风通道，第二进风通道上设有第三阀门；中心风道上设有位于第二进风通道与第一导流风道的出风端之间的第四阀门。

Description

一种模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞
技术领域
本发明属于风洞技术领域，具体的为一种模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞。
背景技术
公开号为CN106918439B的中国专利公开了一种基于风洞的龙卷风模拟器，主要包括风洞、风塔、导流板、电机、整流罩、风扇转子、蜂窝器和升降台；其中，风塔整体为筒体结构，安装在风洞实验段上壁外侧；风塔主要包括整流装置和导流装置；整流装置包括整流罩和蜂窝器；整流罩内部安装电机和风扇转子；导流装置主要是产生涡旋风场的导流板；蜂窝器用于整流，与电机的轴线平行；升降台安装在风洞实验段上下洞壁之间。
公开号为CN107655656A的中国专利申请公开了一种下击暴流模拟装置，包括：压缩空气罐、支撑架、缓冲机构和试验设备；所述压缩空气罐通过所述支撑架固定于地面上方；所述压缩空气罐出气口端向下并垂直于地面；所述缓冲机构的第一端与所述压缩空气罐远离出气口端的一端连接，缓冲机构的第二端与所述支撑架连接，用于减缓压缩空气罐释放气体时产生的后坐力；所述试验设备设置于所述压缩空气罐出气口端与地面之间。
即现有技术中，龙卷风模拟器和下击暴流模拟器均只能单独模拟龙卷风和下击暴流。当风洞试验中在模拟龙卷风后需要再模拟下击暴流，则需要将龙卷风模拟器拆下并更换为下击暴流模拟器，导致试验间隔加长，操作复杂；若在风洞试验装置中同时安装龙卷风模拟器和下击暴流模拟器，则又会导致投资成本增加。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞，采用同一个模拟器，既可以模拟龙卷风，又可以模拟下击暴流。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞，包括风洞流道，所述风洞流道的一侧侧壁上设有模拟风口，且所述模拟风口外设有用于模拟龙卷风和下击暴流的模拟装置；
所述模拟装置包括中心风道、第一导流风道和第二导流风道，所述中心风道内安装设有模拟风机；
所述第一导流风道的进风端与所述模拟风机的出风端相连通，所述第一导流风道的出风端与所述模拟风机的进风端相连通，且所述第一导流风道的进风端与所述模拟风机的出风端之间设有第一阀门；
所述第二导流风道的进风端与所述模拟风机的出风端相连通，且所述第二导流风道的进风端与所述模拟风机的出风端之间设有第二阀门；所述第二导流风道的出风端设置在所述中心风道背向所述模拟风机出风端的一端的四周，或所述第二导流风道的出风端设有环形出风口，所述环形出风口罩设在所述中心风道背向所述模拟风机出风端的一端外；
所述中心风道上设有位于所述模拟风机进风端与所述第一导流风道的出风端之间的第二进风通道，所述第二进风通道上设有第三阀门；
所述中心风道上设有位于所述第二进风通道与所述第一导流风道的出风端之间的第四阀门；
所述中心风道背向所述模拟风机出风端的一端为距离所述风洞流道的轴线最近的最近端。
进一步，所述第一导流风道位于所述中心风道与所述第二导流风道之间；所述第一导流风道的出风端设有第五阀门。
进一步，所述第一导流风道以所述中心风道的轴线为中心线环形均布设为至少两根；所述第二进风通道相对于所述中心风道的轴线呈环形均布设置。
进一步，所述第二导流风道的出风端环形均布设置在所述中心风道的四周，或所述环形出风口与所述中心风道同轴设置。
进一步，所述中心风道的离所述风洞流道最近的一端端部设有蜂窝器
进一步，所述中心风道、第一导流风道和第二导流风道的转角处分别设有导流板。
进一步，所述模拟风机包括电机和安装在所述电机的输出轴上的叶轮；所述电机外还设有导流罩。
进一步，所述模拟风口设置在所述风洞流道的顶面上，所述中心风道的轴线与所述风洞流道的轴线垂直。
进一步，所述风洞流道内设有位于所述模拟风口正下方的试验台，所述试验台的下方设有用于调节其位置高度的升降调节机构。
进一步，所述风洞流道为直流式流道，所述直流式流道内设有用于产生背景风的风机；或，所述风洞流道为回流式流道，所述回流式流道包括第一风洞流道段和第二风洞流道段，所述第一风洞流道段与所述第二风洞流道段之间首尾相连并构成可实现气流循环的所述风洞流道，所述第一风洞流道段内设有用于产生背景风的风机，所述模拟风口设置在所述第二风洞流道段的顶面。
本发明模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞的原理为：
1)模拟龙卷风的方法如下：关闭所述第一阀门和第三阀门，开启第二阀门和第四阀门，启动所述模拟风机，使气流从所述中心风道背向所述模拟风机出风端的一端进入所述模拟风机，且气流经所述模拟风机后经所述第二气流风道排出，经所述第二气流风道排出的气流再经所述中心风道背向所述模拟风机出风端的一端进入所述模拟风机，形成气流循环，并在所述中心风道背向所述模拟风机出风端的一端形成模拟的龙卷风；
2)模拟下击暴流的方法如下：所述下击暴流的模拟方法为：关闭第二阀门和第四阀门，开启第一阀门和第三阀门，启动所述模拟风机，使气流从所述第二进风通道进入到所述模拟风机的进风端，气流经所述模拟风机进入到所述第一导流风道内，所述第一导流风道内的气流再次回流所述中心风道背向所述模拟风机出风端的一端，并形成模拟的下击暴流。
本发明的有益效果在于：
本发明模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞，通过采用模拟装置，并在模拟装置上设置中心风道、第一导流风道和第二导流风道，关闭第一导流风道和第二进风通道并打开第二模拟风道，即可模拟龙卷风；关闭第二导流风道，并打开第一导流风道和第二进风通道，即可模拟下击暴流；即本发明模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞既可模拟龙卷风，也可模拟下击暴流。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞实施例的结构示意图；
图2为模拟装置的结构示意图；
图3为风洞流道为回流式流道时的结构示意图。
附图标记说明：
1-中心风道；2-第一导流风道；3-第二导流风道；4-第一阀门；5-第二阀门；6-第二进风通道；7-第三阀门；8-第四阀门；9-第五阀门；10-蜂窝器；11-电机；12-叶轮；13-导流罩；14-导流板；15-风洞流道；15a-第一风洞流道段；15b-第二风洞流道段；16-模拟风口；17-模拟装置；18-试验台；19-升降调节机构；20-风机；21-风洞导流板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，为本发明模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞实施例的结构示意图。本实施例模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞，包括风洞流道15，风洞流道15的一侧侧壁上设有模拟风口16，且模拟风口16外设有用于模拟龙卷风和下击暴流的模拟装置17。
本实施例的模拟装置17包括中心风道1、第一导流风道2和第二导流风道3，中心风道1内安装设有模拟风机。具体的，本实施例的第一导流风道2位于中心风道1与第二导流风道3之间。本实施例的模拟风机包括电机11和安装在电机11的输出轴上的叶轮12；电机11外还设有导流罩13。具体的，中心风道1背向模拟风机出风端的一端为距离风洞流道15的轴线最近的最近端。
本实施例的第一导流风道2的进风端与模拟风机的出风端相连通，第一导流风道2的出风端与模拟风机的进风端相连通，且第一导流风道2的进风端与模拟风机的出风端之间设有第一阀门4。优选的，第一导流风道2以中心风道1的轴线为中心线环形均布设为至少两根，本实施例的第一导流风道2以中心风道1的轴线为中心线环形均布设为至少4根，能够有效分散气流减小阻力，且使气流分布更加均匀。本实施例的第一导流风道2的出风端设有第五阀门9，能够防止第一导流风道2对中心风道1内的气流造成影响。
本实施例的第二导流风道3的进风端与模拟风机的出风端相连通，且第二导流风道3的进风端与模拟风机的出风端之间设有第二阀门5；第二导流风道3的出风端设置在中心风道1背向模拟风机出风端的一端的四周，或第二导流风道3的出风端设有环形出风口，环形出风口罩设在中心风道1背向模拟风机出风端的一端外。具体的，第二导流风道3的出风端环形均布设置在中心风道1的四周，或环形出风口与中心风道1同轴设置。本实施例的第二导流风道3的出风端设有环形出风口。
中心风道1上设有位于模拟风机进风端与第一导流风道2的出风端之间的第二进风通道6，第二进风通道6上设有第三阀门7。优选的，第二进风通道6相对于中心风道1的轴线呈环形均布设置，使进气气流分布更加均匀。
中心风道1上设有位于第二进风通道6与第一导流风道2的出风端之间的第四阀门8。本实施例的中心风道1的轴线位于竖直方向，模拟风机的出风端位于其进风端的上方，中心风道1的最下端设有蜂窝器10。优选的，中心风道1、第一导流风道2和第二导流风道3的转角处分别设有导流板14，用于气流导流。
进一步，本实施例的模拟风口16设置在风洞流道15的顶面上，本实施例的中心风道1的轴线与风洞流道15的轴线垂直。本实施例的风洞流道15内设有位于模拟风口16正下方的试验台18，试验台18的下方设有用于调节其位置高度的升降调节机构19。升降调节机构19可以采用现有的多种方案实现，不再累述。
进一步，风洞流道15可以为直流式流道，直流式流道内设有用于产生背景风的风机。风洞流道15也可以为回流式流道，回流式流道包括第一风洞流道段15a和第二风洞流道段15b，第一风洞流道段15a与第二风洞流道段15b之间首尾相连并构成可实现气流循环的风洞流道15，第一风洞流道段15a内设有用于产生背景风的风机20，模拟风口16设置在第二风洞流道段5b的顶面，第一风洞流道段15a与第二风洞流道段15b之间的转角位置处分别设有风洞导流板21，如图3所示，本实施例的风洞流道15为回流式流道。
本实施例模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞的原理为：
1)模拟龙卷风的方法如下：关闭第一阀门4和第三阀门7，开启第二阀门5和第四阀门8，启动模拟风机，使气流从中心风道1背向模拟风机出风端的一端进入模拟风机，且气流经模拟风机后经第二气流风道3排出，经第二气流风道3排出的气流再经中心风道1背向模拟风机出风端的一端进入模拟风机，形成气流循环，并在中心风道1背向模拟风机出风端的一端形成模拟的龙卷风；
2)模拟下击暴流的方法如下：关闭第二阀门5和第四阀门8，开启第一阀门4和第三阀门7，启动模拟风机，使气流从第二进风通道6进入到模拟风机的进风端，气流经模拟风机进入到第一导流风道2内，第一导流风道2内的气流再次回流中心风道1背向模拟风机出风端的一端，并形成模拟的下击暴流。
本实施例模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞，通过采用模拟装置，并在模拟装置上设置中心风道、第一导流风道和第二导流风道，关闭第一导流风道和第二进风通道并打开第二模拟风道，即可模拟龙卷风；关闭第二导流风道，并打开第一导流风道和第二进风通道，即可模拟下击暴流；即本发明模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞既可模拟龙卷风，也可模拟下击暴流。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞，包括风洞流道(15)，其特征在于：所述风洞流道(15)的一侧侧壁上设有模拟风口(16)，且所述模拟风口(16)外设有用于模拟龙卷风和下击暴流的模拟装置(17)；
所述模拟装置(17)包括中心风道(1)、第一导流风道(2)和第二导流风道(3)，所述中心风道(1)内安装设有模拟风机；
所述第一导流风道(2)的进风端与所述模拟风机的出风端相连通，所述第一导流风道(2)的出风端与所述模拟风机的进风端相连通，且所述第一导流风道(2)的进风端与所述模拟风机的出风端之间设有第一阀门(4)；
所述第二导流风道(3)的进风端与所述模拟风机的出风端相连通，且所述第二导流风道(3)的进风端与所述模拟风机的出风端之间设有第二阀门(5)；所述第二导流风道(3)的出风端设置在所述中心风道(1)背向所述模拟风机出风端的一端的四周，或所述第二导流风道(3)的出风端设有环形出风口，所述环形出风口罩设在所述中心风道(1)背向所述模拟风机出风端的一端外；
所述中心风道(1)上设有位于所述模拟风机进风端与所述第一导流风道(2)的出风端之间的第二进风通道(6)，所述第二进风通道(6)上设有第三阀门(7)；
所述中心风道(1)上设有位于所述第二进风通道(6)与所述第一导流风道(2)的出风端之间的第四阀门(8)；
所述中心风道(1)背向所述模拟风机出风端的一端为距离所述风洞流道(15)的轴线最近的最近端；
所述第一导流风道(2)位于所述中心风道(1)与所述第二导流风道(3)之间；所述第一导流风道(2)的出风端设有第五阀门(9)；
所述第一导流风道(2)以所述中心风道(1)的轴线为中心线环形均布设为至少两根；所述第二进风通道(6)相对于所述中心风道(1)的轴线呈环形均布设置。
2.根据权利要求1所述模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞，其特征在于：所述第二导流风道(3)的出风端环形均布设置在所述中心风道(1)的四周，或所述环形出风口与所述中心风道(1)同轴设置。
3.根据权利要求1所述模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞，其特征在于：所述中心风道(1)的离所述风洞流道(15)最近的一端端部设有蜂窝器(10)。
4.根据权利要求1所述模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞，其特征在于：所述中心风道(1)、第一导流风道(2)和第二导流风道(3)的转角处分别设有导流板(14)。
5.根据权利要求1所述模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞，其特征在于：所述模拟风机包括电机(11)和安装在所述电机(11)的输出轴上的叶轮(12)；所述电机(11)外还设有导流罩(13)。
6.根据权利要求1-5任一项所述模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞，其特征在于：所述模拟风口(16)设置在所述风洞流道(15)的顶面上，且所述中心风道(1)的轴线与所述风洞流道(15)的轴线垂直。
7.根据权利要求6所述模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞，其特征在于：所述风洞流道(15)内设有位于所述模拟风口(16)正下方的试验台(18)，所述试验台(18)的下方设有用于调节其位置高度的升降调节机构(19)。
8.根据权利要求7所述模拟龙卷风和下击暴流的一体化风洞，其特征在于：所述风洞流道(15)为直流式流道，所述直流式流道内设有用于产生背景风的风机；或，所述风洞流道(15)为回流式流道，所述回流式流道包括第一风洞流道段和第二风洞流道段，所述第一风洞流道段与所述第二风洞流道段之间首尾相连并构成可实现气流循环的所述风洞流道(15)，所述第一风洞流道段内设有用于产生背景风的风机，所述模拟风口设置在所述第二风洞流道段的顶面。
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