CN203824732U - 用于建筑风工程的龙卷风试验装置 - Google Patents

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汤卓
李倩
刘雯雯
杜云海
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Abstract

本实用新型提供一种用于建筑风工程的龙卷风试验装置，能够精确地模拟龙卷风风场及龙卷风对建筑物的风荷载作用。包括立柱和电机，立柱顶部设有纵梁，纵梁与横梁相连，纵梁上设有沿纵梁移动的滚轮，滚轮与支撑梁相连，支撑梁与涡旋发生器相连，电机驱动主动轮转动，支撑梁上设有与主动轮配合的从动轮，涡旋发生器下方设有平台，平台设置在升降装置上。本实用新型中，从涡旋发生器中出来的涡旋风形态类似于龙卷风的形态，且涡旋风的风速和风向均可调整，涡旋风距离房屋模型的竖向距离可以调整，涡旋风水平移动的速度也可以调整，能够充分模拟不同状态下龙卷风的风场及对建筑物的风荷载作用。

Description

用于建筑风工程的龙卷风试验装置
技术领域
本实用新型涉及一种龙卷风模拟试验装置，具体涉及一种用于建筑风工程的龙卷风试验装置。
背景技术
龙卷风灾害是我国东部季风活跃地区发生比较频繁的自然灾害。龙卷风经过时，极高的风速和突然的气压降共同作用于建筑物，往往造成大量房屋倒塌和人员伤亡。龙卷风是在极不稳定天气下由空气强烈对流运动而产生的一种伴随着高速旋转的强风涡旋。龙卷风的形成机理和风场结构复杂，风速和气压降非常大，而且本身移动速度对风场影响很大，因此龙卷风的风场特性没有成熟的依据可循，因此通过试验装置来模拟龙卷风对研究龙卷风作用下建筑物的抗风设计是非常有必要的。
目前，直流式低速风洞已经发展成熟，并广泛应用于大气边界层风环境下建筑物的风荷载研究，但是，龙卷风模拟试验无法在现有的直流式风洞进行，国内外有少数研究人员设计了简易的涡旋发生装置来模拟龙卷风，但装置功能单一，无法模拟复杂的龙卷风的流场特征。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种用于建筑风工程的龙卷风试验装置，能够精确地模拟龙卷风风场及龙卷风对建筑物的风荷载作用。
为了实现上述目的，本实用新型是以下述技术方案实现的：一种用于建筑风工程的龙卷风试验装置，包括立柱和电机，立柱顶部设有纵梁，纵梁与横梁相连，纵梁上设有沿纵梁移动的滚轮，滚轮与支撑梁相连，支撑梁与涡旋发生器相连，电机驱动主动轮转动，支撑梁上设有与主动轮配合的从动轮，涡旋发生器下方设有平台，平台设置在升降装置上。
所述涡旋发生器包括壳体和风筒，壳体上连有轴流风机，轴流风机下方设有蜂窝器，风筒和壳体之间形成风槽，风槽内设有导流板。
所述升降装置是液压缸或者套筒。
所述横梁和立柱之间还连有斜支撑。
所述平台为木质试验平台。
本实用新型中，从涡旋发生器中出来的涡旋风形态类似于龙卷风的形态，且涡旋风的风速和风向均可调，涡旋风距离房屋模型的竖向距离可以调整，涡旋风水平移动的速度也可以调整，能够充分模拟不同状态下龙卷风的风场及对建筑物的风荷载作用。
附图说明
下面将对使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的主视示意图。
图2是图1的俯视示意图。
图3是图1的左视示意图。
图4是涡旋发生器的结构示意图。
图5是图4中A-A剖面示意图。
其中：1. 立柱，2. 纵梁，3. 滚轮，4. 支撑梁，5. 涡旋发生器，5-1. 轴流风机，5-2. 导流板，5-3. 风筒，5-4. 蜂窝器，5-5. 壳体，5-6. 风槽，6. 横梁，7. 电机，8. 主动轮，9. 平台，10. 升降装置，11. 斜支撑，12. 交流变频器，13. 硅整流调速器，14. 链条。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实例中的附图，对本实用新型实例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实例仅仅是本实用新型一部分实例，而不是全部的实例。基于本实用新型中的实例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1~5所示，一种用于建筑风工程的龙卷风试验装置，包括立柱1和电机7，立柱1顶部设有纵梁2，纵梁2与横梁6相连，纵梁2上设有沿纵梁移动的滚轮3，滚轮3与支撑梁4相连，支撑梁4与涡旋发生器5相连，横梁6上设有电机7，电机7驱动主动轮8转动，支撑梁4上设有与主动轮配合的从动轮，涡旋发生器5下方设设有平台9，平台9设置在升降装置10上。其中，所述主动轮和从动轮优选为链轮，主动轮通过链条14带动从动轮转动，所述升降装置10是液压缸或者套筒。
本实用新型可以模拟不同状态的龙卷风，其调节方式如下：
1. 通过电机7转动带动主动轮8转动，主动轮8转动的时候，通过从动轮带动支撑梁4沿着纵梁2移动，进而改变涡旋发生器5在水平方向的位置，电机7转速不同的时候，涡旋发生器5的移动速度不同，也就是调整了涡旋发生器5的水平移动速度。其中电机7为直流调速电机，通过硅整流调速器13可以调整电机7的转速。
2. 通过调节升降装置10的高低，可以调节平台9与涡旋发生器5出口的垂直距离，而房屋模型设置在平台9上，因此可以调整房屋模型与涡旋发生器之间的垂直距离。同时，由于平台9由四个升降装置10支撑，通过调节不同的升降装置10的高度，还可以调整房屋模型与涡旋发生器之间的夹角，进而模拟龙旋风以不同的角度冲击房屋的状态。
作为优选，所述涡旋发生器5包括壳体5-5和风筒5-3，壳体5-5上连有轴流风机5-1，轴流风机5-1下方设有蜂窝器5-4，风筒5-3和壳体5-5之间形成风槽5-6，风槽5-6内导流板5-2。轴流风机5-1是变频风机，与交流变频器12相连之后，可以改变轴流风机5-1的运行速度，进而调整模拟风的风速大小。
涡旋发生器5工作原理如下：轴流风机5-1启动的时候，将涡旋发生器下端的空气经过蜂窝器5-4抽取到上方，这部分气体经过导流板5-2之后，形成了模拟状态的龙卷风，在经过风槽5-6向下，吹到平台9的房屋模型上。通过调整轴流风机5-1的转速，可以调整龙卷风的风力强度。
作为再一步优选，若干导流板5-2呈辐射状，这些导流板5-2属于同一个圆的切线，可以保证经过导流板5-2的风模拟成龙卷风，以涡旋状态吹出。通过调整导流板5-2的角度，可以调节龙卷风的切向风速。
另外，为了加强整个装置的稳定性，在横梁6和立柱1之间还连有斜支撑11。
所述平台9为木质试验平台。

Claims (5)

1.一种用于建筑风工程的龙卷风试验装置，包括立柱（1）和电机（7），立柱（1）顶部设有纵梁（2），纵梁（2）与横梁（6）相连，其特征在于：纵梁（2）上设有沿纵梁移动的滚轮（3），滚轮（3）与支撑梁（4）相连，支撑梁（4）与涡旋发生器（5）相连，电机（7）驱动主动轮（8）转动，支撑梁（4）上设有与主动轮配合的从动轮，涡旋发生器（5）下方设有平台（9），平台（9）设置在升降装置（10）上。
2.根据权利要求1所述的用于建筑风工程的龙卷风试验装置，其特征在于：所述涡旋发生器（5）包括壳体（5-5）和风筒（5-3），壳体（5-5）上连有轴流风机（5-1），轴流风机（5-1）下方设有蜂窝器（5-4），风筒（5-3）和壳体（5-5）之间形成风槽（5-6），风槽（5-6）内设有导流板（5-2）。
3.根据权利要求1所述的用于建筑风工程的龙卷风试验装置，其特征在于：所述升降装置（10）是液压缸或者套筒。
4.根据权利要求1所述的用于建筑风工程的龙卷风试验装置，其特征在于：所述横梁（6）和立柱（1）之间还连有斜支撑（11）。
5.根据权利要求1~4之一所述的用于建筑风工程的龙卷风试验装置，其特征在于：所述平台（9）为木质试验平台。
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