CN110907117B - 模拟山区扭转风场作用下结构气弹和气动特性的风洞试验模型 - Google Patents

模拟山区扭转风场作用下结构气弹和气动特性的风洞试验模型 Download PDF

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Abstract

本发明涉及风洞试验技术领域，具体公开了模拟山区扭转风场作用下结构气弹和气动特性的风洞试验模型，包括风洞，还包括若干建筑安装基座，所述风洞内沿轴向设有若干排格栅，相邻两个格栅之间形成有风道，建筑安装基座位于风道内；所述格栅包括若干块栅板，相邻两块栅板采用柔性筒状且两端开口的连接带连接，所述栅板能够在风洞中水平移动及自转。本发明意在解决改变扭转风场的风向角和扭转风场对建筑产生的扭矩的问题。

Description

模拟山区扭转风场作用下结构气弹和气动特性的风洞试验 模型
技术领域
本发明涉及风洞试验技术领域，具体公开了一种模拟山区扭转风场作用下结构气弹和气动特性的风洞试验模型。
背景技术
风洞试验是针对外形比较复杂的风致敏感建筑，研究风荷载对于建筑的荷载作用。现行荷载规范中没有可供借鉴的体型系数，采用一定比例缩小的刚性模型进行试验。
部分建筑修建在体量较大的山区中，山区中会产生一种特殊的风场即扭转风场，扭转风场能够对建筑施加扭矩，会对建筑结构产生一定的影响。现有技术中已知有部分试验会测试建筑在扭转风场作用下的风速，但对于建筑结构的气弹、气动特性还没有现行试验进行测试。同时，现行的扭转风场的风速测试中，风场对建筑产生的扭矩和风向角较为单一，无法模拟各种山区环境下的扭转风场。
发明内容
本发明意在提供一种模拟山区扭转风场作用下结构气弹和气动特性的风洞试验模型，以解决改变扭转风场的风向角和扭转风场对建筑产生的扭矩的问题。
为了达到上述目的，本发明的基础方案为：
模拟山区扭转风场作用下结构气弹和气动特性的风洞试验模型，包括风洞和若干建筑安装基座，所述风洞内沿轴向设有若干排格栅，相邻两个格栅之间形成有风道，建筑安装基座位于风道内；所述格栅包括若干块栅板，相邻两块栅板采用柔性筒状且两端开口的连接带连接，所述栅板能够在风洞中水平移动及自转。
可选地，所述风洞的内上壁设有上轨单元；所述上轨单元包括上钢板，所述上钢板中沿风洞的轴向水平设有若干排第一T形槽，所述第一T形槽内水平设有两根第一滑轨，所述第一滑轨上滑动设有第一滑块，第一滑块的底部设有旋转电机，所述旋转电机的输出端与栅板的上端连接。
可选地，所述风洞的内下壁设有下轨单元，所述下轨单元包括下钢板，所述下钢板中沿风洞的轴向水平设有若干排第二T形槽，所述第二T形槽内水平设有三根第二滑轨，所述第二滑轨上滑动设有第二滑块，第二滑块的底部设有行走电机和行走轮，所述第二滑块的上端与栅板的底部转动连接。
可选地，所述连接块上设有电磁铁，电磁铁能够与第二T形槽的内壁相吸引。
可选地，所述栅板的上端面和下端面均设有光滑耐磨层。
可选地，所述风洞的上部设有若干第一检修孔，所述第一检修孔与第一T形槽对齐，第一检修孔上设有第一合页门；所述风洞的下部设有若干第二检修孔，所述第二检修孔与第二T形槽对齐，第二检修孔上设有第二合页门。
可选地，所述连接带的外侧壁呈直线波浪形或平面，连接带内设有若干连接板，所述连接板的两端分别与连接带的内壁两侧连接。
可选地，所述连接带的两个开口端的四边上均固定设有固定板，所述固定板通过螺栓固定连接在栅板上。
本方案的工作原理及有益效果在于：
1、本方案中可以通过行走电机和旋转电机进而在水平方向上移动栅板以及转动栅板，以此来调节格栅的整体形状，将格栅变为弧形，相邻两个格栅之间的气道也就形成弧形，当气流通过该气道时就能够形成扭转风场，且风洞中的栅板转动的角度能够调节建筑结构受到风场的风向角，满足了更多试验测试的需求。
2、相邻两个栅板之间采用柔性的连接带，首先其能够将若干栅板连接成整体、不透风的格栅，格栅能够形成墙体来改变气流的流向。同时，柔性的连接带能够自由伸长和缩短，以适应栅板移动时，两个栅板之间的间距变化。
3、若干个格栅之间能够形成多个气道，可以同时对多个建筑结构进行测试，提高了试验的效率、降低了试验成本。
附图说明
图1为实施例一的结构示意图；
图2为上钢板、下钢板、连接带和栅板的部分结构示意图；
图3为连接带的结构示意图；
图4为第二滑块、第二滑轨的结构示意图；
图5为格栅形成弧形时的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：风洞1、上钢板2、下钢板3、栅板4、连接带5、第一合页门6、第二合页门7、建筑安装基座8、第一T形槽9、第一滑块10、第一滑轨11、第二T形槽12、第二滑块13、第二滑轨14、固定板15、连接板16、底柱17、底座18、电磁铁19、行走轮20、安装座21。
实施例一
本实施例基本如图1、图2和图5,所示：
模拟山区扭转风场作用下结构气弹和气动特性的风洞1试验模型，包括风洞1和若干建筑安装基座8。建筑安装基座8用于安装建筑结构模型，建筑结构模型上再设置若干风压传感器、红外传感器等用于测试风压、位移等参数，这一技术已经十分现有，不再赘述。
结合图3，风洞1呈长方体状且两端开口，风洞1的一端设有风机，风机能够形成强烈的气流并吹入到风洞1中。风洞1内沿轴向设有若干排能够并列平行的格栅，格栅能够将风洞1隔成若干个独立的空间，即相邻两个格栅之间形成风道，建筑安装基座8位于风道内。格栅包括若干块栅板4，相邻两块栅板4采用柔性筒状且两端开口的连接带5连接，连接方式为：连接带5的两个开口端的四边上均固定设有固定板15，固定板15通过螺栓固定连接在栅板4上。连接带5的外侧壁呈直线波浪形或平面，连接带5内竖直设有若干连接板16，连接板16的两端分别与连接带5的内壁两侧固定连接。栅板4的上端面和下端面均固定设有光滑耐磨层。
风洞1的内上壁设有上轨单元。上轨单元包括上钢板2，上钢板2一体成型设置在风洞1的內上壁，上钢板2中沿风洞1的轴向水平设有若干排结构相同且平行的第一T形槽9，第一T形槽9贯穿上钢板2。第一T形槽9内水平设有两根第一滑轨11，第一滑轨11的一端固定设置在第一T形槽9中，第一滑轨11的另一端可拆卸设置在第一T形槽9中，可拆卸设置的方式为：第一T形槽9上使用螺钉固定设有安装座21，第一滑轨11插入到安装座21中。第一滑轨11上滑动设有第一滑块10，第一滑块10的底部嵌入设有旋转电机，旋转电机的输出端朝下且与栅板4的上端固定连接。
结合图4，风洞1的内下壁设有下轨单元，下轨单元包括下钢板3，下钢板3一体成型设置在风洞1的内下壁，风洞1的轴向水平设有若干排结构相同且平行的第二T形槽12，第二T形槽12内水平设有三根第二滑轨14，第二滑轨14的一端固定设置在第二T形槽12中，第二滑轨14的另一端可拆卸设置在第二T形槽12中，可拆卸设置的方式与第一滑轨11相同。第二滑轨14上滑动设有第二滑块13，第二滑块13的底部设有行走电机和行走轮20，行走电机嵌入设置在第二滑块13的底部，行走电机为双出轴电机，行走轮20固定设置在行走电机的输出端上，行走轮20与第二T形槽12的内底部接触。第二滑块13的上端与栅板4的底部转动连接，转动连接的方式为：栅板4的底部一体成型有底柱17，底柱17插入到第二T形槽12的上部，底柱17的底部水平一体成型有底座18，底座18的底部通过转轴与第二滑块13的上端转动连接，底座18的两侧固定设有电磁铁19，电磁铁19与第二T形槽12的内上壁相接触。
风洞1的上部设有若干第一检修孔，第一检修孔与第一T形槽9对齐，第一检修孔上设有第一合页门6，第一合页门6通过销轴转动设置在风洞1上且能够遮盖第一检修孔；风洞1的下部设有若干第二检修孔，第二检修孔与第二T形槽12对齐，第二检修孔上设有第二合页门7，第二合页门7通过销轴转动设置在风洞1上且能够遮盖第二检修孔。
本实施例中，旋转电机和行走电机均可电连接PLC控制器进行控制；栅板4的宽度、数量等均可根据需求进行调整；风洞1可采用钢结构制成，也可采用钢筋混凝土制成；旋转电机和行走电机的线缆可以直接设置在第一T形槽9和第二T形槽12中，也可以在第一T形槽9和第二T形槽12中单独设置线槽用于放置线缆；这些技术均属于十分成熟的现有技术，故不再赘述。
具体实施过程如下：
初始状态时，栅板4均与风洞1的轴向平行；需要形成扭转风时，启动行走电机和旋转电机，行走电机控制栅板4在水平方向上的左右位移，旋转电机控制栅板4转动角度，然后各个栅板4组成近似弧形的格栅。栅板4在移动过程中，连接带5会被逐渐拉伸或挤压，由于连接带5具有柔性，所以其能够任意变形，同时由于连接带5中设有连接板16，连接板16能够将连接带5撑开，避免连接带5变形过大，保证连接带5具有足够的宽度能够与栅板4的侧壁基本保持齐平。本实施例中的连接带5设置呈折线波浪形，更易于连接带5变形，但是其外壁不平整，在栅板4数量少、栅板4之间间距大、连接带5长度较长的情况下，可能会影响气流的稳定性，所以连接带5的外壁此时可以设置呈平面。格栅形成弧形后，根据其弧度的不同，形成的扭转风场也不同，便于试验人员开展试验。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。

Claims (7)

1.模拟山区扭转风场作用下结构气弹和气动特性的风洞试验模型，包括风洞，其特征在于：还包括若干建筑安装基座，所述风洞内沿轴向设有若干排格栅，相邻两个格栅之间形成有风道，建筑安装基座位于风道内；所述格栅包括若干块栅板，相邻两块栅板采用柔性筒状且两端开口的连接带连接，所述栅板能够在风洞中水平移动及自转；所述风洞的内上壁设有上轨单元；所述上轨单元包括上钢板，所述上钢板中沿风洞的轴向水平设有若干排第一T形槽，所述第一T形槽内水平设有两根第一滑轨，所述第一滑轨上滑动设有第一滑块，第一滑块的底部设有旋转电机，所述旋转电机的输出端与栅板的上端连接；所述风洞的内下壁设有下轨单元，所述下轨单元包括下钢板，所述下钢板中沿风洞的轴向水平设有若干排第二T形槽，所述第二T形槽内水平设有三根第二滑轨，所述第二滑轨上滑动设有第二滑块，第二滑块的底部设有行走电机和行走轮，所述第二滑块的上端与栅板的底部转动连接。
2.根据权利要求1所述的模拟山区扭转风场作用下结构气弹和气动特性的风洞试验模型，其特征在于：所述栅板的底部设有连接块，所述连接块伸入到第二T形槽中，连接块的底部与第二滑块的顶部转动连接。
3.根据权利要求2所述的模拟山区扭转风场作用下结构气弹和气动特性的风洞试验模型，其特征在于：所述连接块上设有电磁铁，电磁铁能够与第二T形槽的内壁相吸引。
4.根据权利要求3所述的模拟山区扭转风场作用下结构气弹和气动特性的风洞试验模型，其特征在于：所述栅板的上端面和下端面均设有光滑耐磨层。
5.根据权利要求4所述的模拟山区扭转风场作用下结构气弹和气动特性的风洞试验模型，其特征在于：所述风洞的上部设有若干第一检修孔，所述第一检修孔与第一T形槽对齐，第一检修孔上设有第一合页门；所述风洞的下部设有若干第二检修孔，所述第二检修孔与第二T形槽对齐，第二检修孔上设有第二合页门。
6.根据权利要求5所述的模拟山区扭转风场作用下结构气弹和气动特性的风洞试验模型，其特征在于：所述连接带的外侧壁呈直线波浪形或平面，连接带内设有若干连接板，所述连接板的两端分别与连接带的内壁两侧连接。
7.根据权利要求6所述的模拟山区扭转风场作用下结构气弹和气动特性的风洞试验模型，其特征在于：所述连接带的两个开口端的四边上均固定设有固定板，所述固定板通过螺栓固定连接在栅板上。
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