CN203455362U - 一种风洞试验多点同步脉动风速测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风洞试验多点同步脉动风速测试系统，其特征在于，包括支撑稳固机构和检测机构，所述检测机构包括壳体，壳体上设置有多个沿迎风方向突出于壳体的进风管，壳体上设置有和进风管一一相连的引风通道，所述引风通道远离进风管的一端设置有用于测试风速的电子压力扫描阀。本实用新型的风洞试验多点同步脉动风速测试系统能够同时获得较为精确的多个位置的同步脉动风速，为结构风振响应计算提供了更加充分的数据。

Description

一种风洞试验多点同步脉动风速测试系统

技术领域

本实用新型涉及用于风洞试验中测试装置，具体涉及一种风洞试验多点同步脉动风速测试系统。 

背景技术

风荷载的大小对高层和超高层建筑影响较大，而且随着建筑高度的增加，风荷载的控制性作用越来越大，因此在超高层建筑设计中考察风荷载的大小是一项极为重要的工作。对于一般场地情况下风荷载延高度的分布情况，已经获得了较为成熟的规律总结，并且在各国的设计规范中已有体现，我国的《建筑结构荷载规范（GB50009-2012）》中也有关于风荷载高度变化系数的规定，反应了竖向变化规律。然而在一些特殊地形，例如复杂的山地中，其风荷载受复杂地形影响已与平地产生较大差别，不能直接运用规范规定方法进行荷载计算，而必须通过一些特殊方法获得具体的风荷载竖向分布情况，风洞试验就是其中常用的特殊方法。 

目前，在风洞试验中，使用最多的常规风速测试设备是热线风速仪和风速管，用上述两种风速测试设备进行山地风场测试时，只能通过在风洞中不断改变设备位置，在不同时刻获取不同位置的脉动风速时程数据。采用热线风速仪或风速管获得的脉动风速时程数据不是同步采集的，因而无法得到不同位置脉动风速的相关性特性。换句话说，用以上方法获得的风速时程数据进行频域计算时，只能得到每个点的自功率谱，而无法得到不同点之间的相干函数，因而无法得到不同点的互功率谱，直接影响广义风荷载和结构风振响应的计算。换一个角度，在时域上解释这个问题，进行时程分析时加载在高层建筑结构上的多个风荷载时程，加载的同步性或相位差是一个重要的荷载分布特性，对于结构响应的计算具有较大影响，风洞中不同点的脉动风速数据在不同时段采集，实际上相当于失去了同步性或相位差信息。 

总体而言，现有风洞中的常规风速测试设备无法直接同步测试多点脉动风速，不能直接应用于风洞试验风速测试。因此，需要开发一种能够同时测试多点脉动风速时程的设备，且该设备不能过分干扰周边风场，否则将使测试得到的数据失真。 

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：怎样提供一种能够同步测试多点脉动风速时程的设备，进一步使得该设备降低对周边风场的干扰，以获得更加真实准确的风速数据。 

为了解决上述技术问题，本实用新型中采用了如下的技术方案： 

一种风洞试验多点同步脉动风速测试系统，其特征在于，包括支撑稳固机构和检测机构，所述检测机构包括壳体，壳体上设置有多个沿迎风方向突出于壳体的进风管，壳体上设置有和进风管一一相连的引风通道，所述引风通道远离进风管的一端设置有用于测试风速的电子压力扫描阀。

本实用新型的风洞试验多点同步脉动风速测试系统，为了同步获取多点脉动风速时程数据，采用了电子压力扫描阀数据采集系统，通过引风通道把从进风管进入风的脉动风压传导到压力扫描阀，最终在电子压力扫描阀采集脉动风速时程数据，同时获得多个位置的同步脉动风速，可以为结构风振响应计算提供了更加充分的数据。 

作为改进，所述进风管为不锈钢针管，所述引风通道采用嵌设于壳体的胶管得到。所述进风管伸出壳体长度为壳体顺风向尺寸的1/5~1/4。 

这样，所述进风管为不锈钢针管，并且伸出壳体外一定的距离，到达壳体外干扰区，以获得尽量真实的风速数据。所述引风通道采用的胶管嵌设于壳体并壳体紧密接触，使之在压力传递时自身不会发生振动。所述引风通道采用的胶管能够将进风管口位置的风压传递到压力扫描阀中，保证风压在传递过程中尽量不发生改变，以获得更准确的风速数据。 

作为改进，所述壳体采用木材制得且整体为垂直固定于风洞地面的长条形，所述壳体顺风流方向的两侧为对称的流线形且迎风端和背风端为流线闭合端，所述进风管设置在所述迎风端的流线闭合端处。 

这样，所述进风管延一条直线以排管形式布置在壳体上，可用于测试平面一个位置的风速延竖向分布规律。壳体顺风流方向的两侧为对称的流线形，可以尽可能少的干扰风场，固定进风管和引风通道。 

作为改进，所述压力扫描阀埋设于壳体所在的地下。这样可以确保检测的可靠性。 

作为改进，所述支撑稳固机构包括俯视方向呈X形的四根张拉铁丝，张拉铁丝一端固定在壳体顶部，另一端固定于地面。 

这样，通过呈X形的四根张拉铁丝施以一定的张拉力形成对壳体顶部的约束所用，以增加壳体在风场中的刚度，减小风速测试装置的自身振动，提高测试精度。 

综上所述，本实用新型的风洞试验多点同步脉动风速测试系统能够同时获得较为精确的多个位置的同步脉动风速，为结构风振响应计算提供了更加充分的数据。 

附图说明

图1为本实用新型的风洞试验多点同步脉动风速测试系统的结构示意图。 

图2为图1中壳体和进风管的俯视图。 

图3为本实用新型的风洞试验多点同步脉动风速测试系统在风洞中安装侧面示意图。 

图4为图3的俯视图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。 

具体实施时，如图1-图4所示，一种风洞试验多点同步脉动风速测试系统，其特征在于，包括支撑稳固机构和检测机构，所述检测机构包括壳体1，壳体1上设置有多个沿迎风方向突出于壳体1的进风管2，壳体1上设置有和进风管2一一相连的引风通道3，所述引风通道3远离进风管2的一端设置有用于测试风速的压力扫描阀4。 

所述进风管2为不锈钢针管，所述引风通道3采用嵌设于壳体1的胶管得到。具体实施时，所述引风通道3套在进风管2之外并紧密连接保证空气密闭。 

具体实施时，所述引风通道3为软质胶管，其尺寸根据进风管确定，以胶管与进风管之间能够顺利套入且保持密闭为宜。软质胶管壁厚不宜太小，且弯曲时应具有足够大的弯曲半径，以保证在工作状态中，胶管内部传递空气压力的截面形状不发生改变。进风管2为不锈钢针管，用不锈钢材料制作是为了使之具有足够的刚度，减少自身振动。建议外径1~2mm。 

所述进风管2伸出壳体1长度为壳体1顺风向尺寸的1/5~1/4。 

具体实施时，进风管2伸出外壳长度为壳体顺风向尺寸的1/5~1/4。伸出外壳长度太长则自身刚度不够，容易在测试是由于自身振动影响数据准确性；太短则位于壳体1所干扰的风场范围内，不能测出真实的风速。进风管2伸入外壳的长度不宜过短，建议不小于伸出外壳长度的1/2，且与外壳之间能够紧密咬合，以保证外壳固定后针管亦能随之固定。 

所述壳体1采用木材制得且整体为垂直固定于风洞地面的长条形，壳体1顺风流方向的两侧为对称的流线形且迎风端和背风端为流线闭合端，所述进风管2设置在所述迎风端流线闭合端处。 

具体实施时，外壳为流线形状，其具体尺寸可根据风洞大小和风洞试验模型大小而灵活改变，但应注意阻塞比不能过大。用轻质木料制作是为了减小质量而减少装置自身的动力振动。外壳内部尽量为实心，只在安装不锈钢针管处根据针管外径钻孔，在安装软质胶管处根据胶管外径和数量刻槽，保证针管和胶管能够在外壳中固定。 

所述压力扫描阀4埋设于壳体1所在的地下。具体实施时也可以考虑集成设置在壳体1内，或者单独设置在壳体1下方地面上。 

所述支撑稳固机构包括俯视方向呈X形的四根张拉铁丝5，张拉铁丝5一端固定在壳体1顶部，另一端固定于地面。张拉铁丝5的另一端采用锁紧固定装置固定于地面，该锁紧固定装置为现有技术（对其结构组成不做要求和叙述），其作用在于牢固固定具有一定拉力的铁丝，保证在风场中不发生松动，自始至终保持铁丝的张力。张拉铁丝5为1mm直径的铁丝，固定在外壳顶部，由斜向4个方向连接到风洞地面，分别与迎风向、横风向和竖向的角度均宜接近45°。 

 本具体实施方式涉及的风洞试验多点同步脉动风速测试系统，使用时，将壳体1放置在需测试风速的位置，将压力扫描阀4埋设于壳体1所在的地下，然后利用壳体1上的四根张拉铁丝5将壳体1稳固在地面上，开启压力扫描阀4即可收集测试的风速数据。 

Claims (6)

1.一种风洞试验多点同步脉动风速测试系统，其特征在于，包括支撑稳固机构和检测机构，所述检测机构包括壳体，壳体上设置有多个沿迎风方向突出于壳体的进风管，壳体上设置有和进风管一一相连的引风通道，所述引风通道远离进风管的一端设置有用于测试风速的电子压力扫描阀。

2.如权利要求1所述的风洞试验多点同步脉动风速测试系统，其特征在于，所述进风管为不锈钢针管，所述引风通道采用嵌设于壳体的胶管得到。

3.如权利要求1所述的风洞试验多点同步脉动风速测试系统，其特征在于，所述进风管伸出壳体长度为壳体顺风向尺寸的1/5~1/4。

4.如权利要求1所述的风洞试验多点同步脉动风速测试系统，其特征在于，所述壳体采用木材制得且整体为垂直固定于风洞地面的长条形，所述壳体顺风流方向的两侧为对称的流线形且迎风端和背风端为流线闭合端，所述进风管设置在迎风端的流线闭合端处。

5.如权利要求4所述的风洞试验多点同步脉动风速测试系统，其特征在于，所述压力扫描阀埋设于壳体所在的地下。

6.如权利要求4或5所述的风洞试验多点同步脉动风速测试系统，其特征在于，所述支撑稳固机构包括俯视方向呈X形的四根张拉铁丝，张拉铁丝一端固定在壳体顶部，另一端固定于地面。

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