CN208579904U - 一种用于测量风洞实验参考风压的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于测量风洞实验参考风压的装置，包括风洞、电子计算机、数据采集系统、风速测量装置、第一风压测量装置和第二风压测量装置，所述风速测量装置、所述第一风压测量装置和所述第二风压测量装置均可拆卸地安装在所述风洞内，所述风速测量装置和所述第一风压测量装置位于第一测点，所述第二风压测量装置位于第二测点，所述风速测量装置、所述第一风压测量装置和所述第二风压测量装置分别与所述数据采集系统电连接，所述数据采集系统与所述电子计算机通讯连接，测量装置和数据采集系统将信号传送到电子计算机进行数据处理，放入建筑模型进行实验，在电子计算机上直接得到目标建筑模型的参考风压，操作简单，测定准确。

Description

一种用于测量风洞实验参考风压的装置

技术领域

本实用新型涉及风洞实验领域，特别是涉及一种用于测量风洞实验参考风压的装置。

背景技术

风洞实验被广泛用于建筑设计等工程实践活动。在风洞实验过程中，一个重要的环节就是参考风压的测定。

参考风压定义为被测建筑等高处但不受被测体及周边建筑干扰影响的平均动压。在实际实验过程中，往往将风压传感器固定在被测建筑斜前方不受建筑干扰影响的且与目标建筑等高的位置，为了避免所选定的测量点位置处可能受到被测建筑或周围建筑的干扰影响，只能将测量点选在远离被测建筑及其周边建筑的位置。然而，由于风洞体内静压梯度的存在，风场在等高面的分布并不是均匀的。因此用远离被测体位置处测到的动压作为参考风压也会带来较大实验误差，并且，参考风压的测定位置需要针对每次测试模型的具体情况进行相应调整；即使对于同一测试模型，不同角度工况下，测点位置都有可能需要调整。这给测试环节带来诸多不便。

实用新型内容

针对上述现有技术中的不足之处，本实用新型的目的是提供一种易于操作且测定准确的用于测量风洞实验参考风压的装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的用于测量风洞实验参考风压的装置，其特征在于，包括风洞、电子计算机、数据采集系统、风速测量装置、第一风压测量装置和第二风压测量装置，所述风速测量装置、所述第一风压测量装置和所述第二风压测量装置均可拆卸地安装在所述风洞内，所述风速测量装置和所述第一风压测量装置位于第一测点，所述第二风压测量装置位于第二测点，所述风速测量装置、所述第一风压测量装置和所述第二风压测量装置分别与所述数据采集系统电连接，所述数据采集系统与所述电子计算机通讯连接。

进一步地，所述数据采集系统包括模数转换器，所述风速测量装置、所述第一风压测量装置和所述第二风压测量装置分别与所述模数转换器电连接，所述模数转换器与所述电子计算机通讯连接。

进一步地，所述第一测点远离所述第二测点设置。

进一步地，所述风洞内设有放置目标建筑模型和周边建筑模型的安置点。

可选地，所述安置点位于所述风洞的转盘上。

进一步地，所述风速测量装置和所述第一风压测量装置设于所述目标建筑模型距迎风面较远处，所述第二风压测量装置设于所述目标建筑模型的上方。

进一步地，还包括第三风压测量装置，所述第三风压测量装置安装在所述目标建筑模型和所述周边建筑模型上，所述第三风压测量装置与所述数据采集系统电连接。

可选地，所述第三风压测量装置为电子扫描阀测压系统。

可选地，所述风速测量装置、所述第一风压测量装置和所述第二风压测量装置均为皮托管。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型首先在没有放置待测建筑模型的时候，将风速传感器测得的第一测点的风速、第一风压测量装置测得的第一测点的静压、第二风压测量装置测得第二测点的静压通过数据采集系统发送到电子计算机，电子计算机进行数据处理后得到第一测点的顺风向平均风速与第一测点和第二测点之间的平均静压差之间的关系式并存储在电子计算机里，且显示在电子计算机上；再将目标建筑模型和周边建筑模型放入风洞中，将第二风压测量装置拆卸，选择与上述相同的风场条件，采集此时第一测点的静压和顺风向风速，将第一测点的静压和顺风向风速代入关系式运算得到第二测点的静压，即目标建筑模型的参考风压，在电子计算机上直接得到目标建筑的参考风压，操作简单，且参考风压是通过计算得到的，不受周边干扰的影响，测定准确，且本装置具有通用性，可以适用于不同建筑群体的情况。本装置的第一风速传感器和第二风速传感器均可拆卸，可根据需要安装在不同位置或拆卸。

2、本实用新型的第一测点远离第二测点设置，使第二测点处放上待测目标建筑模型时，第一测点的风速和静压不受周边的影响。

3、本实用新型在目标建筑模型和周边建筑模型上还安装有第三风压测量装置，可测量目标建筑模型和周边建筑模型上各点总压，并且在电子计算机上通过各点总压与参考风压之间的关系求算，可观测各点总压受环境的影响。

附图说明

图1为未放目标建筑模型与周边建筑模型的装置的结构示意图。

图2为放置目标建筑模型与周边建筑模型的装置的结构示意图。

图3为本实用新型实施例的散点图。

其中，1、风洞；11、风洞转盘；2、电子计算机；3、第一皮托管；4、第二皮托管；5、数据采集系统；6、第一测点；7、第二测点；8、目标建筑模型；9、周边建筑模型；10、电子扫描阀测压系统；11、来流风场。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1和图2，本实施例的用于测量风洞实验参考风压的装置，包括风洞1、电子计算机2、第一风速传感器3、第二风速传感器4和数据采集系统5，包括风洞1、电子计算机2、风速测量装置、第一风压测量装置和第二风压测量装置和数据采集系统5，风速测量装置、第一风压测量装置和第二风压测量装置均可拆卸地安装在风洞1内，风速测量装置和第一风压测量装置位于第一测点6，第二风压测量装置位于第二测点7，风速测量装置、第一风压测量装置和第二风压测量装置分别与数据采集系统5电连接，数据采集系统5与电子计算机2通讯连接。风洞1内设有放置目标建筑模型8和周边建筑模型9的安置点，第二测点7的位置对应目标建筑模型8的楼顶迎风面位置，第一测点6 远离第二测点7设置，使第一测点6测得的风速不受周边干扰的影响。在本实施例中，第一测点6位于风洞转盘6中心的正前方4米且距风洞1 的底面1.5米高的位置处，第二测点7位于风洞转盘6中心的正上方且距风洞1的底面1.5米高位置处。风速测量装置和第一风压测量装置均为第一皮托管3，即第一皮托管3同时测量第一测点6的顺风向风速和静压，第二风压测量装置为第二皮托管4，皮托管的全压孔对准气流方向，且第一皮托管3和第二皮托管4均安装在风洞1顶部的内壁上。本实施例的数据采集系统5包括模数转换器，速测量装置、第一风压测量装置和第二风压测量装置分别与模数转换器电连接，模数转换器与电子计算机2通讯连接。本实施例选择的是国标建筑结构风荷载规范《GB 50009-2012》中规定B地貌对应的风场。

本实施例的实验操作分为标定实验和测试实验。在标定实验中，风洞1内并未放目标建筑模型8和周边建筑模型9。第一皮托管3测得第一测点的顺风向风速v和静压p1，第二皮托管4测得第二测点7的静压 p2，并将测得的风速、静压的模拟电压信号发送到数据采集系统5，由数据采集系统5将信号转换成数字信号传送到电子计算机2，电子计算机2对测得的多个风速v、静压p1、静压p2进行数据处理。首先，选择实验需要的来流风场11，对在同一来流下的多个顺风向风速通过平均数公式求该组的顺风向平均风速，以及同时测量该来流下的多个静压并通过求平均数公式求得该组的平均静压，改变来流，本实施例测定六组第一测点6在不同来流情况下的顺风向平均风速V₁、V₂、 V₃…V₆以及平均静压P_1,P1、P_2,P1、P_3,P1…P_6,P1，同理，通过第二皮托管4和电子计算机2求出第二测点7在与第一测点6相同来流下的多个静压并求每组的平均静压P_1,P2、P_2,P2、P_3,P2…P_6,P2。然后，电子计算机2对第一测点6上的顺风向平均风速V₁、V₂、V₃…V_n、平均静压P_1,P1、 P_2,P1、P_3,P1…P_6,P1和第二测点7上的平均静压P_1,P2、P_2,P2、P_3,P2…P_6,P2进行数据处理，得到第一测点6和第二测点7在相同来流下的平均静压差ΔP₁、ΔP₂、ΔP₃…ΔP_n，并获取第一测点6的顺风向平均风速V与第二测点7之间的平均静压差ΔP的关系式ΔP＝f(V)。本实施例ΔP的与V²成线性关系，可得到ΔP＝f(V)＝k×V²+ε。其中，k是一个取决于风场特征和P1测点7与P2测点8位置的常数，ε是表示测试中的误差的一个很小的值。本实施例中的ε为极小值约为0，k＝52.92，即ΔP＝f(V)＝52.92×V²。

参见图3，在本实施中，电子计算机2对不同来流下的第一测点 6的顺风向平均风速的平方V₁ ²、V₂ ²、V₃ ²…V_n ²以及第一测点6和第二测点7之间的平均静压差ΔP₁、ΔP₂、ΔP₃…ΔP_n做散点图，根据散点图作趋势线，可得趋势线近似一条直线，根据该趋势线求回归线方程，得到ΔP＝f(V)＝k×V²+ε，其中ε＝0，k＝52.92，即ΔP＝f(V)＝52.92×V²。并求拟合度，可得拟合度为0.9995。本装置对求第二测点7的参考风压的准确度极高。电子计算机2将上述结果存储，待下述测试实验使用。应当指出的是，在不同的风洞或不同风场条件下，第一测点6的顺风向平均风速V和第一测点6与第二测点7之间的静压差的ΔP的关系式ΔP＝f(V)是不同的。

在测试实验中，在风洞1中放入目标建筑模型8和周边建筑模型 9，并将第二皮托管4拆卸，不让第二皮托管4对接下来的实验产生影响，目标建筑模型8的楼顶迎风面位置对应第二测点7的位置，启动风洞1，选择与上述标定实验相同的来流风场11，第一皮托管3观测此时第一测点6的顺风向风速和静压，并将风速、静压的模拟电压信号传送到数据采集系统5转换成数字信号，然后发送到电子计算机 2处理，电子计算机2根据上述标定实验得出的关系式ΔP＝f(V)＝52.92×V²求出第二测点7的参考风压，并将第一测点6的顺风向风速和静压及第二测点7的参考风压(即目标建筑模型8的参考风压)直接显示在电子计算机2上。

应当指出的是，第二风压传感器可设置多个，本实施例的装置可同时测得并显示第二风压传感器所在位置的参考风压。

本实施例的装置可得到可以得到目标建筑模型8不受周边建筑模型9影响的参考风压，操作简单，并且参考风压是通过计算得到的，不受周边干扰和其他条件的影响，测定准确。本实施例的电子计算机 2上使用的数据处理软件可为Matlab、Excel或其他根据本实施例的实验步骤编程出来的软件。

此外，第一皮托管3和第二皮托管4均可拆卸地安装在风洞1内，可根据实验的要求改变第一皮托管3和第二皮托管4安装的位置或者进行拆卸。

在本实施例中，还设有第三风压测量装置，第三风压测量装置安装在目标建筑模型8和周边建筑模型9上，第三风压测量装置与数据采集系统5电连接。目标建筑模型8和周边建筑模型9上设有多个测点，第三风压测量装置用于测量各测点的总压，本实施例的第三风压测量装置为电子扫描阀测压系统10。在测试实验中，目标建筑模型8 和周边建筑模型9放在风洞1内后，在目标建筑模型8和周边建筑模型9安装电子扫描阀测压系统10，在启动风洞1后，电子扫描阀测压系统10测量目标建筑模型8和周边建筑模型9上各测点与第一测点6相同来流的总压，并将信号发送到电子计算机2进行处理，可求参考风压与各测点总压之间的差值或进行其他的关系求算，观测目标建筑模型8和周边建筑模型9上各点的总压受环境的影响。

综上，本实施例的用于测量风洞实验参考风压的装置通过风速测量装置、第一风压测量装置测量第一测点6的顺风向风速和静压，通过第二风压测量装置测量第二测点7的静压，并将风速、静压的模拟信号发送到数据采集系统5转换成数字信号发送到电子计算机2，由电子计算机2进行数据处理，得到第一测点6的顺风向平均风速与第一测点6和第二测点7之间的静压差之间的关系式，在放上目标建筑模型8和周边建筑模型9后，进行实验，在电子计算机2上可得到第一测点6的风速及目标建筑模型8的参考风速，操作简单，测定准确。

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 (9)

1.一种用于测量风洞实验参考风压的装置，其特征在于，包括风洞、电子计算机、数据采集系统、风速测量装置、第一风压测量装置和第二风压测量装置，所述风速测量装置、所述第一风压测量装置和所述第二风压测量装置均可拆卸地安装在所述风洞内，所述风速测量装置和所述第一风压测量装置位于第一测点，所述第二风压测量装置位于第二测点，所述风速测量装置、所述第一风压测量装置和所述第二风压测量装置分别与所述数据采集系统电连接，所述数据采集系统与所述电子计算机通讯连接。

2.根据权利要求1所述的用于测量风洞实验参考风压的装置，其特征在于，所述数据采集系统包括模数转换器，所述风速测量装置、所述第一风压测量装置和所述第二风压测量装置分别与所述模数转换器电连接，所述模数转换器与所述电子计算机通讯连接。

3.根据权利要求1所述的用于测量风洞实验参考风压的装置，其特征在于，所述第一测点远离所述第二测点设置。

4.根据权利要求1所述的用于测量风洞实验参考风压的装置，其特征在于，所述风洞内设有放置目标建筑模型和周边建筑模型的安置点。

5.根据权利要求4所述的用于测量风洞实验参考风压的装置，其特征在于，所述安置点位于所述风洞的转盘上。

6.根据权利要求4所述的用于测量风洞实验参考风压的装置，其特征在于，所述风速测量装置和所述第一风压测量装置设于所述目标建筑模型距迎风面较远处，所述第二风压测量装置设于所述目标建筑模型的上方。

7.根据权利要求4所述的用于测量风洞实验参考风压的装置，其特征在于，还包括第三风压测量装置，所述第三风压测量装置安装在所述目标建筑模型和所述周边建筑模型上，所述第三风压测量装置与所述数据采集系统电连接。

8.根据权利要求7所述的用于测量风洞实验参考风压的装置，其特征在于，所述第三风压测量装置为电子扫描阀测压系统。

9.根据权利要求1所述的用于测量风洞实验参考风压的装置，其特征在于，所述风速测量装置、所述第一风压测量装置和所述第二风压测量装置均为皮托管。