CN208283032U - 一种风洞实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种风洞实验装置，主要应用于考虑地形地貌对风场的影响，对气象站点实测资料进行调整。该实验装置包括实验模型、移测架、眼镜蛇风速计和皮托管、能调节风洞来流风场的尖劈和粗糙元。所述移测架包括可移动的滑块，所述眼镜蛇风速计或皮托管与滑块连接并可随所述滑块运动。本实用新型通过将囊括测点周边地形地貌的实验模型设置为可绕定轴转动，以对任意高度处一个测点在不同方向来流风的风速和风向角的研究；通过将眼镜蛇风速计或皮托管通过所述滑块与可沿三个方向轴运动的移测架相连，实现所述眼镜蛇风速计或皮托管可运动至实验模型周围的任意一个空间位置，进而实现对实验模型周围的任意一个测点进行研究。
Description
技术领域
本实用新型涉及风洞实验领域，具体涉及一种风洞实验装置。
背景技术
风气候资料是风工程领域诸多实践活动的基础，如大型建筑及大跨桥梁的抗风设计，风场选址和风能评估，以及城市污染物浓度扩散和空气流通性评估等。风气候资料一般来源于既有气象站点的实测资料。不少工程应用中会直接采用研究点附近气象站点的实测资料来确定研究点水平位置上空同等高度处的风气候特征。而实际情况中，由于研究点与附近气象站点往往存在一定距离，而该距离范围内可能存在明显的地形/地貌特征，如山丘、周边建筑物等，此外气象站的测量高度与研究点的位置高度也往往不同；因此研究点与气象站点局地风气候特征间通常有所差异。因而，直接采用研究点附近气象站点的实测资料来确定研究点处的风气候特征将可能给后续分析结果带来较大误差。
为解决上述问题，风工程领域一种较为普遍的做法是：先通过研究点附近气象站点的气候资料确定研究点来流风气候统计特征，然后通过开展风洞实验或数值风洞模拟对上述风气候统计特征中有关风速的部分进行修正，进而得到研究点对应的风气候统计特征。上述方法存在以下两个典型问题：(1)没有考虑气象站点与研究点间地形/ 地貌特征对两点同时刻风向角所可能造成的差异；(2)由于风气候统计特征一般以风玫瑰形式表示(即一系列风向角扇区及风速组别所对应的发生频率)，每个风气候统计特征值均对应占有一定带宽的某一风向角扇区(如0°-30°)及风速组(如5-8m/s)。在对上述风气候统计特征值进行修正时，实际是用某特定来流风向角(如15°)下确定的修正信息对整个风向角扇区及风速组别进行修正，这不但会给修正结果带来较大误差，还会对修正后风气候资料的风向角扇区(如考虑实测数据风向资料的修正)划分及风速类别划分带来诸多不便。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型提供了一种风洞实验装置，该装置通过将实验模型设置为可绕轴向转动并将眼镜蛇风速计和皮托管设置为可在风洞实验模型处运动，从而实现对实验模型周围任意高度处的测点在任意一个方向上的风速和风向角的准确研究。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种风洞实验装置，包括风洞实验段、移测架、眼镜蛇风速计、皮托管、粗糙元、尖劈和试验模型，所述实验模型设置于所述风洞实验段的内部并具有绕轴向旋转的自由度，所述风洞实验段包括进风口，所述尖劈和粗糙元设置于所述进风口处，所述移测架包括可在风洞实验段的内部作空间运动的滑块，所述眼镜蛇风速计和皮托管通过所述滑块与所述移测架连接。
作为优选方案，所述尖劈为多个，多个所述尖劈排列设置于进风口处且迎风面积可调，所述粗糙元为多个交错摆放于所述实验模型与尖劈之间的且高度可调节的柱状粗糙元。
作为优选方案，所述移测架还包括与所述滑块连接的竖杆，以及与所述竖杆的上端连接的横杆，所述横杆垂直于风洞的侧壁并与风洞侧壁滑动连接，所述竖杆与所述横杆垂直设置并可随所述横杆滑动，所述横杆上设有沿横杆长度方向上的第一滑槽，所述竖杆通过所述第一滑槽与所述横杆连接并可在第一滑槽内来回滑动，所述竖杆上设有沿竖杆长度方向上的第二滑槽，所述滑块通过所述第二滑槽与所述竖杆连接并可在所述第二滑槽内来回滑动。
作为优选方案，所述眼镜蛇风速计可测量测点的三维平均风向角和平均风速，所述皮托管可测量测点的平均风速。
作为优选方案，所述实验模型的底部呈圆形板状且具有绕定轴转动的自由度。
作为优选方案，所述实验模型需要囊括测点周边的实际地形地貌，所述实验模型缩尺比例为1:2000至1:4000。
作为优选方案，所述尖劈包括两个可相对转动的叶片，可通过调节叶片的相对角度来调节迎风面积。
上述技术方案所提供的一种风洞实验装置，通过对研究点建立囊括影响测点局地风气候特征的典型地形/地貌的实验模型；根据调节尖劈的迎风面积和调节粗糙元的高度来调节风洞来流风场；设置可沿三个方向轴运动的移测架，再将眼镜蛇风速计或皮托管通过所述滑块与所述移测架相连，实现所述眼镜蛇风速计或皮托管可运动至实验模型周围的任意一个空间位置，进而实现对实验模型周围的任意一个测点进行研究。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为移测架的结构示意图；
图3为图2中移测架与眼镜蛇风速计的连接处的局部放大图；
图4为实验模型的结构示意图。
其中：1、风洞实验段；2、移测架；3、眼镜蛇风速计；4、实验模型；5、粗糙元；6、挡风板；7、滑道；21、横杆；22、第一滑槽； 23、竖杆；24、滑块；25、第二滑槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
如图1-4所示为本实用新型所提供的一种风洞实验装置，包括风洞实验段1、移测架2、眼镜蛇风速计3、皮托管、粗糙元5、挡风板 6，本实施例中所述挡风板6为尖劈，所述实验模型4设置于所述风洞实验段1的内部并具有绕轴向旋转的自由度，所述风洞实验段1包括进风口，所述尖劈和粗糙元5设置于所述进风口处，所述移测架2 包括可在风洞实验段的内部作空间运动的滑块24，所述眼镜蛇风速计3和皮托管通过所述滑块24与所述移测架1连接。本实用新型通过实验模型4设置为可绕其自身轴向转动，从而实现对任意一个测点在各个方向上的风速和风向角的研究；通过将眼镜蛇风速计3与可在风洞实验段1的内部运动的滑块24连接，从而实现所述眼镜蛇风速计3可运动至实验模型4周围的任意一个位置，进而实现对实验模型 4周围的任意一个测点进行研究。
进一步地，如图1所示，本实施例中设置于进风口处且迎风面积可调的尖劈具有两个可相对转动的叶片，通过调节两个叶片之间的角度即可实现对尖劈的迎风面积的调节。粗糙元5为多个交错摆放于所述风洞实验段1的内部且高度可调节的柱状体。在进行试验前，可通过综合运用尖劈、粗糙元等被动风场生成装置对风洞来流风场进行调整。
如图2-3所示，所述移测架2还包括与所述滑块24连接的竖杆 23，以及与所述竖杆23的上端连接的横杆21，所述横杆21垂直于所述风洞实验段1的侧壁并与所述风洞实验段1的侧壁滑动连接，如图2所示，所述风洞实验段1内设有滑道7，所述横杆21的两端与所述滑道7接触，并可在所述滑道7上来回滑动；所述竖杆23与所述横杆21垂直设置并可随所述横杆21滑动，所述横杆21上设有沿横杆21长度方向上的第一滑槽22，所述竖杆23通过所述第一滑槽 22与所述横杆21连接并可在第一滑槽22内来回滑动，所述竖杆23 上设有沿竖杆23长度方向上的第二滑槽25，所述滑块24通过所述第二滑槽25与所述竖杆23连接并可在所述第二滑槽25内来回滑动。通过上述结构设计，即可实现将所述滑块24的位置运动至风洞实验段1的内部的任意一个位置，通过将风速仪3与滑块24连接，从而实现所述眼镜蛇风速计3可运动至实验模型4周围的任意一个空间位置，进而实现对囊括测点周边地形地貌的实验模型4周围的任意一个测点进行研究。
如图2-3所示，所述移测架2具有沿三轴方向移动的功能。具体实施方式如下：所述移测架有连接眼镜蛇风速计3的竖杆23，以及与所述竖杆23的上端连接的横杆21，所述横杆21垂直于所述风洞实验段1的侧壁并与所述风洞实验段1的侧壁滑动连接。如图2所示，所述风洞实验段1内设有滑道7，所述横杆21的两端与所述滑道7 接触，并可在所述滑道7上来回滑动；所述竖杆23与所述横杆21垂直设置并可随所述横杆21滑动，所述横杆21上设有沿横杆21长度方向上的第一滑槽22，所述竖杆23通过所述第一滑槽22与所述横杆21连接并可在第一滑槽22内来回滑动，所述竖杆23上设有沿竖杆23长度方向上的第二滑槽24，所述眼镜蛇风速计3通过所述第二滑槽24与所述竖杆23连接并可在所述第二滑槽24内来回滑动。通过上述结构设计，将眼镜蛇风速计3与可沿三个方向轴运动移测架连接，从而实现所述眼镜蛇风速计3能采集到实验模型4周围的任意一个空间位置的风向和风速信息，任一测点在任一高度处风气候特征的准确测定。
进一步地，本实施例中，根据测点周边的实际地形地貌，选取的实验模型4几何缩尺比λL为1:2000至1:4000。本实施例中，所述实验模型根据实际地形地貌按照1:2000缩比，使所建立的实验模型4 囊括了研究点与气象站点之间典型的地形/地貌。
应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种风洞实验装置，其特征在于，包括风洞实验段、移测架、眼镜蛇风速计、皮托管、粗糙元、尖劈和实验模型，所述实验模型设置于所述风洞实验段的内部并具有绕轴向旋转的自由度，所述风洞实验段包括进风口，所述尖劈和粗糙元设置于所述进风口处，所述移测架包括可在风洞实验段的内部作空间运动的滑块，所述眼镜蛇风速计和皮托管通过所述滑块与所述移测架连接。
2.根据权利要求1所述的风洞实验装置，其特征在于，所述尖劈为多个，多个所述尖劈排列设置于进风口处且迎风面积可调，所述粗糙元为多个交错摆放于所述实验模型与尖劈之间的且高度可调节的柱状粗糙元。
3.根据权利要求1所述的风洞实验装置，其特征在于，所述移测架还包括与所述滑块连接的竖杆，以及与所述竖杆的上端连接的横杆，所述横杆垂直于风洞的侧壁并与风洞侧壁滑动连接，所述竖杆与所述横杆垂直设置并可随所述横杆滑动，所述横杆上设有沿横杆长度方向上的第一滑槽，所述竖杆通过所述第一滑槽与所述横杆连接并可在第一滑槽内来回滑动，所述竖杆上设有沿竖杆长度方向上的第二滑槽，所述滑块通过所述第二滑槽与所述竖杆连接并可在所述第二滑槽内来回滑动。
4.根据权利要求1所述的风洞实验装置，其特征在于，所述眼镜蛇风速计可测量测点的三维平均风向角和平均风速，所述皮托管可测量测点的平均风速。
5.根据权利要求1所述的风洞实验装置，其特征在于，所述实验模型的底部呈圆形板状且具有绕定轴转动的自由度。
6.根据权利要求1所述的风洞实验装置，其特征在于，所述实验模型需要囊括测点周边的实际地形地貌，所述实验模型缩尺比例为1:2000至1:4000。
7.根据权利要求2所述的风洞实验装置，其特征在于，所述尖劈包括两个可相对转动的叶片，可通过调节叶片的相对角度来调节迎风面积。
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|---|---|---|---|---|
| CN110231138A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-09-13 | 南京大学 | 一种风洞试验装置及使用方法 |
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| CN112504621A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-03-16 | 哈尔滨工业大学（深圳） | 一种阻塞比连续可调的尖劈装置 |
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