CN211885357U - 一种双回流的垂直娱乐风洞 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双回流的垂直娱乐风洞，其包括体验段、上三通拐角段、组合段、下三通拐角段和方变圆收缩段。组合段包括依次彼此连接的连接段、拐角段、方变圆段、下拐角段和风机段，上三通拐角段包括圆端口和左右对称分叉出的拐角段矩形端口，下三通拐角段包括上端口和左右的两个侧部端口，体验段是截面为圆形的等直的管道，其铅锤于地面设置，其上端与上三通拐角段连接，其下端与方变圆收缩段连接，下三通拐角段与方变圆收缩段连接，组合段为两个，其左右对称地分布在体验段的两侧，两个组合段上端分别与拐角段连接，两个组合段下部端口分别与下三通拐角段连接。本实用新型实现了气流的180°拐弯和横向的联通，降低了关键结构的重量。

Description

一种双回流的垂直娱乐风洞

技术领域

本实用新型涉及一种双回流的垂直娱乐风洞，属于空气动力娱乐设备领域。

背景技术

娱乐风洞是从传统空气动力学试验风洞设备中衍生出的娱乐设备，其能够为体验者提供从下向上吹出的均匀高速流场，使体验者能够实现浮空目标的一种娱乐装置。

为了将人吹至悬浮空中，需要使风提供的阻力抵消体验者体重的重力，因而需要综合考虑体验者的身高、体型等因素，计算得出体验者的迎风面积，然后根据风阻力公式计算其浮空所需的风速。该风速就是娱乐风洞所需提供的风速，一般对于普通体型的体验者，提供50m/s左右的风就能够实现浮空体验。而对于跳伞训练、特技表演、空中芭蕾等体验活动，不仅需要较高的体验段展现上下翻飞的特技，还对风速要求会提高，一般会需求70m/s以上的风速，这就需要风洞具有较好的减阻手段，降低风洞整体能耗。

发明内容

本发明设计了一种双回流垂直娱乐风洞，在兼顾美观的前提下，不仅能够在有限的高度空间内提供较长的体验段，还能保证较好的能耗水平和流场品质。通过计算，该风洞能够达到2左右的能量比，阻力系数约为0.5，在同类风洞中处于较好的水平。

本发明的双回流的垂直娱乐风洞包括体验段，上三通拐角段、组合段、下三通拐角段和方变圆收缩段，所述组合段包括依次彼此连接的连接段、拐角段、方变圆段、下拐角段和风机段，所述上三通拐角段包括圆端口和左右对称分叉出的拐角段矩形端口，所述下三通拐角段包括上端口和左右的两个侧部端口，所述体验段是截面为圆形的等直的管道，其铅锤于地面设置，其上端与所述上三通拐角段的圆端口连接，其下端与所述方变圆收缩段的圆端口连接，所述下三通拐角段的上端口与所述方变圆收缩段的方端口连接，所述组合段为两个，其左右对称地分布在所述体验段的两侧，两个所述组合段上部端口分别与所述拐角段矩形端口连接，两个所述组合段下部端口分别与所述下三通拐角段的两个侧部端口连接。

优选所述体验段的外壁通过有机玻璃或钢化玻璃制成，并开有侧门，所述体验段内部上下各安装有1层安全网。

优选所述上三通拐角段有包括圆端口段、左右分叉出来的矩形截面的管道本体和导流片，其能够使气流转弯135°。

优选所述组合段中的连接段是具有扩压作用的转换段，其一端为矩形端口，用于与所述拐角段矩形端口相连，其另一端为方形端口，以实现矩形管道转换到方形管道的变换作用。

优选所述组合段中的拐角段为等截面转向段，其包括方形的拐角段外筒壁和导流片，能够使气流转向45°。

优选所述组合段中的方变圆段包括与拐角段连接为方形端口和与下拐角段上部端口同轴连接的圆形端口。

优选所述组合段中的下拐角段能够实现气流90°转向，其包括拐角段本体、拐角导流片90°圆弧段和拐角导流片等直段，所述拐角段本体具有上部圆形端口和侧部圆形端口，其上部圆形端口用于与所述方变圆段同轴相连，其侧部圆形端口用于与风机段的进风口端同轴相连。

优选所述风机段包括进风口侧的风机等直段风机段、风机头罩、风机叶片段、风机电机、风机尾罩和出风口侧的风机扩散段，所述风机等直段与所述风机扩散段相连成筒整体，所述风机头罩、风机叶片段、风机电机和风机尾罩依次设置于筒整体内部，所述风机扩散段为方变圆段，其出风口侧端口为方形。

优选所述下三通拐角段能够是使气流转向90°，其包括拐角段本体、拐角段圆弧导流片和拐角段等直导流片，其上端口为矩形端口，左右两侧的侧部端口为方形。

优选所述方变圆收缩段为用于对气流进行收缩加速的结构，其包括与下三通拐角段连接的矩形端口和与所述体验段连接的圆形端口。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、该双回流的垂直娱乐风洞通过上三通拐角段、方变圆收缩段和下三通拐角段集成多个功能的特点，在保证风洞能效较高、流场品质较好的前提下，增加了体验段的总长度。

2、该双回流垂直娱乐风洞的上三通拐角段、连接段、拐角段同时实现了气流的180°拐弯和横向的联通作用，不仅保证了风洞的整体美观，还降低了关键结构的重量。

3、该双回流垂直娱乐风洞的风机置于下方，相较一些风机置于风洞顶部的风洞而言，降低了支撑的要求，方便了风洞的检修。

附图说明

图1是双回流垂直娱乐风洞的结构示意图。

图2(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)分别是图1的各截面示意图，(8)是风机电机示意图。

图3是上三通拐角段示意图，其中，(1)是上三通拐角段的布置示意图，(2)是圆端口示意图，(3)拐角段方端口示意图。

图4是下三通拐角段结构示意图，其中，(1)是上端口示意图，(2)拐角段圆弧导流片和拐角段等直导流片配置示意图，(3)左右端口示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1、图2所示，该双回流娱乐风洞包括体验段1，上三通拐角段、连接段4、拐角段、方变圆段7、下拐角段、风机等直段11、风机扩散段12、下三通拐角段17和方变圆收缩段20。

体验段1是一个等直的管道，其主要作用是给体验者提供足够的空间进行悬浮半空的活动。其截面为圆形，能够根据需求调节体验段长度。体验段1外壁为有机玻璃或钢化玻璃，方便观众能够更为方便的看到其中体验者的姿态。体验段1开有侧门，能够方便人员进出。此外，体验段上下各有1层安全网，不仅能够起到防止人员掉落或被吸走的问题，下方安全网还能够给体验者提供站立的条件。

如图3所示，上三通拐角段有管道本体2和上三通拐角段导流片3组成，其作用是将气流转弯135°，并将气流分成两股分别进入风洞两侧的回流管路之中。其结构为左右两个135°转角的拐角段。体验段1的圆形管道直接插入上三通拐角段2之中。气流最终经过分流，分别进入两侧方形的管道之中。

连接段4是一个集成了扩压作用的转换段，是为了尽可能多的利用有限的空间，实现了矩形管道转换到方形管道的变换作用。由于上三通拐角段2采用了直接转向135°的设计，因而为了将气流转向至垂直地面方向，还需要一个45°的拐角段，而该拐角段和上三通拐角段的连接部分即为本连接段。

拐角段由拐角段外壁5和导流片6组成，是由于经过连接段的气流，与垂直地面方向成45°角，为了将其转向为垂直地面方向而设计的。该同轴拐角段为等截面转向，转向角度为45°。

方变圆段7是由于同轴拐角段的截面为方形截面而风机为圆形，需要进行方变圆变化，而为了降低风机段的总长度，将方变圆放置在拐角段之前。

下拐角段由拐角段本体8、拐角导流片圆弧段9和拐角导流片等直段10组成。与普通风洞的拐角段相同，实现流场90°转向的作用，使空气流动方向与地面平行。导流形式采用圆弧+直线的导流片形式，由90°的圆弧导流片9和等直导流片10组成。

风机段由风机等直段11、风机扩散段12、风机头罩13、风机叶片段14、风机电机15、风机尾罩16组成。风机段主要实现了空气增加全压的作用，是风洞的动力源。气流从拐角段流入等直段后，通过头罩13的导流，进入风机叶片段14进行加速，然后通过风机扩散段12和尾罩16进行减速恢复静压，实现为风洞流体提供能量的作用。风机扩散段还兼顾了扩散和圆变方的作用，将流场截面调节至方形。

下三通拐角段由包括角段本体17、拐角段圆弧导流片18和拐角段等直导流片19。如图4所示，其作用是将两侧风机段的气流汇合，转向90°后输入收缩段。

方变圆收缩段20是将下三通拐角段17汇合的气流进行收缩加速的结构。一般来说，设计方法包括维氏曲线、双三次曲线、五次曲线等设计方法。

风洞整体宜采用半埋地的设计，可将收缩段以下部分全部置于地面以下。

工作过程：

一般来说，该双回流垂直娱乐风洞分为娱乐准备阶段、启动阶段、体验阶段和结束阶段组成。

1.在娱乐准备阶段，教练员首先需要对体验者进行相关的培训，包括安全须知、体验所需的姿势、一些适应性训练等。然后教练员会带领体验者更换专业的飞行服装，并对体验者进行量身高体重等工作。风洞方面操作员需要对风洞的整体进行检查，确保风洞安全设施和风机能够正常运行，各部件结构物损坏。

2.启动阶段，教练员与体验者一同进入体验段，然后操作员操作风洞控制系统使风机逐渐加速。空气受到风机的加速，通过下三通拐角段导流向上，通过收缩段加速至所需的风速。达到一定风速后，教练会辅助体验者逐渐平趴，使体验者体验悬浮半空。空气通过体验段后，经过上三通拐角段、连接段、拐角段、方变圆段和下拐角段的导向、导流和扩散后，进入风机进行进一步加速。

3.在体验者姿态稳定后进入体验阶段，这一阶段教练会引导体验者开展更多姿势的体验活动。

4.结束阶段时体验者完成全体体验活动后，操作员操作风洞测控系统将风机逐渐减速，使体验段内的风速逐渐降至0m/s，体验者和教练恢复直立状态，从体验段中走出，更换服装。

5.而对于跳伞训练、特技表演、空中芭蕾等体验活动，由于体验者自身拥有较高的技术水平，并不需要教练员进行辅助。

本说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种双回流的垂直娱乐风洞，其特征在于：包括体验段、上三通拐角段、组合段、下三通拐角段和方变圆收缩段，所述组合段包括依次彼此连接的连接段、拐角段、方变圆段、下拐角段和风机段，所述上三通拐角段包括圆端口和左右对称分叉出的拐角段矩形端口，所述下三通拐角段包括上端口和左右的两个侧部端口，所述体验段是截面为圆形的等直的管道，其铅锤于地面设置，其上端与所述上三通拐角段的圆端口连接，其下端与所述方变圆收缩段的圆端口连接，所述下三通拐角段的上端口与所述方变圆收缩段的方端口连接，所述组合段为两个，其左右对称地分布在所述体验段的两侧，两个所述组合段上部端口分别与所述拐角段矩形端口连接，两个所述组合段下部端口分别与所述下三通拐角段的两个侧部端口连接。

2.根据权利要求1所述的双回流的垂直娱乐风洞，其特征在于：所述体验段的外壁通过有机玻璃或钢化玻璃制成，并开有侧门，所述体验段内部上下各安装有一层安全网。

3.根据权利要求1所述的双回流的垂直娱乐风洞，其特征在于：所述上三通拐角段有包括圆端口段、左右分叉出来的矩形截面的管道本体和导流片，其能够使气流转弯135°。

4.根据权利要求1所述的双回流的垂直娱乐风洞，其特征在于：所述组合段中的连接段是具有扩压作用的转换段，其一端为矩形端口，用于与所述拐角段矩形端口相连，其另一端为方形端口，以实现矩形管道转换到方形管道的变换作用。

5.根据权利要求4所述的双回流的垂直娱乐风洞，其特征在于：所述组合段中的拐角段为等截面转向段，其包括方形的拐角段外筒壁和导流片，能够使气流转向45°。

6.根据权利要求5所述的双回流的垂直娱乐风洞，其特征在于：所述组合段中的方变圆段包括与拐角段连接为方形端口和与下拐角段上部端口同轴连接的圆形端口。

7.根据权利要求6所述的双回流的垂直娱乐风洞，其特征在于：所述组合段中的下拐角段能够实现气流90°转向，其包括拐角段本体、拐角导流片90°圆弧段和拐角导流片等直段，所述拐角段本体具有上部圆形端口和侧部圆形端口，其上部圆形端口用于与所述方变圆段同轴相连，其侧部圆形端口用于与风机段的进风口端同轴相连。

8.根据权利要求7所述的双回流的垂直娱乐风洞，其特征在于：所述风机段包括进风口侧的风机等直段、风机头罩、风机叶片段、风机电机、风机尾罩和出风口侧的风机扩散段，所述风机等直段与所述风机扩散段相连成筒整体，所述风机头罩、风机叶片段、风机电机和风机尾罩依次设置于筒整体内部，所述风机扩散段为方变圆段，其出风口侧端口为方形。

9.根据权利要求1所述的双回流的垂直娱乐风洞，其特征在于：所述下三通拐角段能够使气流转向90°，其包括拐角段本体、拐角段圆弧导流片和拐角段等直导流片，其上端口为矩形端口，左右两侧的侧部端口为方形。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的双回流的垂直娱乐风洞，其特征在于：所述方变圆收缩段为用于对气流进行收缩加速的结构，其包括与下三通拐角段连接的矩形端口和与所述体验段连接的圆形端口。

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