地形风场特性风洞试验测试系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种地形风场特性风洞试验测试系统，地形风场特性风洞试验测试系统用于获取复杂地形的风场特性及分布情况，包括用于模拟实际地形的地形模型、安装于风洞地面转盘上的用于安装地形模型并调节地形模型风向角的风向角调节装置以及用于安装测试仪器的测试支架，测试支架处于地形模型的待测测试点上，测试支架上沿高度方向设有多个用于安装测试仪器的连接件，通过分别安装于多个连接件上的测试仪器测得测试点处不同高度的风速，测试仪器的探针正对风洞来流。

Wind Tunnel Test System for Terrain Wind Field Characteristics

The utility model discloses a wind tunnel test system for terrain wind field characteristics. The wind tunnel test system for terrain wind field characteristics is used to obtain wind field characteristics and distribution of complex terrain, including a terrain model for simulating actual terrain, a wind direction angle adjusting device for installing terrain model and adjusting wind direction angle of terrain model installed on the ground turntable of the wind tunnel, and a wind direction angle adjusting device for safety. The test bracket equipped with the test instrument is located at the test point of the terrain model. There are several connectors for installing the test instrument along the height direction of the test bracket. The wind velocities at different heights at the test point are measured by the test instruments installed on multiple connectors respectively. The probe of the test instrument is flowing into the wind tunnel.

【技术实现步骤摘要】
地形风场特性风洞试验测试系统
本技术涉及地形风场特性测试
，特别地，涉及一种用于获取复杂地形的风场特性及分布情况的地形风场特性测试系统。
技术介绍
准确了解桥址区风场特性是桥梁抗风设计研究的基础，只有准确掌握桥址区风场特性，明确桥梁设计风速标准，才能为成桥及施工阶段风致响应的计算分析提供风参数和风洞模型试验中大气边界层风场的模拟提供目标值，进而为桥梁结构抗风性能评价提供可靠的依据。然而现行规范描述风场特性的数学模型通常仅适用地形平坦、风场环境明确的地形，尚不足以描述复杂地形的风环境。针对复杂地形风特性的主要研究手段有四种，即理论分析、现场实测、数值模拟和风洞试验。但理论分析对于实际复杂地形的气流绕流问题，很难从理论上求解；针对桥址区的现场实测资料可信度较高，相对真实地反映了观测站位置的局部空气流动特性，但基于现场实测资料来推算桥址区风场特性的分析方法需要建立足够数量的观测站，且需要持续相当长的观测周期，投资较大，且对于复杂地形桥址区，在主梁和桥塔位置处建立观测站的难度较大；数值模拟方法能减少人力和资源的投入，但是由于目前数值模拟技术在湍流与分离流中的局限性，数值模拟计算结果的精度有限，大多地形风场特性数值模拟只能针对形式较简单的山体地形，实际复杂地形的数值模拟结果与现场实测或风洞试验结果偏差较大；地形模型风洞试验通常以实际地形为参照，按照一定缩尺比制作出反映实际地形特征的地形模型，以获取特定位置的风特性以及整个复杂地形区域内的风场分布，但现有的地形模型风洞试验仅能获取局部区域风场特性，无法模拟获得整个地形不同风向角下的风场分布。
技术实现思路
本技术提供了一种地形风场特性风洞试验测试系统，以解决现有地形风场特性风洞试验无法模拟获得整个地形不同风向角下的风场分布的技术问题。根据本技术的一个方面，提供一种地形风场特性风洞试验测试系统，用于获取复杂地形的风场特性及分布情况，包括用于模拟实际地形的地形模型、安装于风洞地面转盘上的用于安装地形模型并调节地形模型风向角的风向角调节装置以及用于安装测试仪器的测试支架，测试支架处于地形模型的待测位置上，测试支架上沿高度方向设有多个用于安装测试仪器的连接件，通过分别安装于多个连接件上的测试仪器测得测试点处不同高度的风速，测试仪器的探针正对风洞来流。进一步地，测试支架固定于试验室地面并处于风向角调节装置的旋转中心线上，并依次贯穿位于试验室地面上方的风洞地面、风洞地面转盘、风向角调节装置以及地形模型伸出至地形模型上方；连接件布设于测试支架的外伸部分上；通过移动调节地形模型在风向角调节装置上的位置以使地形模型的待测点处于风向角调节装置的旋转中心线上；测试仪器通过连接件固接在测试支架上，测试仪器的探针始终正对风洞来流且测试仪器的探针与风洞来流相对位置固定。进一步地，地形模型的待测测试点处设有用于穿设测试支架的测试通孔，风向角调节装置包括安装于风洞地面转盘上的用于安装地形模型的模型转盘，模型转盘上设有与地形模型的测试通孔相对的用于穿设测试支架的转盘通孔，测试支架的外伸端依次穿过风洞地面转盘的中心通孔、待测测试点下方的转盘通孔以及待测测试点处的测试通孔并通过安装于多个连接件上的多个测试仪器测得测试点处不同高度的风速；通过风洞地面转盘带动模型转盘绕测试支架转动以获取测试点处不同高度和不同风向角下的风场特性。进一步地，模型转盘的径向尺寸大于或等于地形模型的径向尺寸，风向角调节装置还包括设于模型转盘底面并位于风洞地面转盘周围的滑轮，通过滑轮在风洞地面上滑动以减少风洞地面转盘带动模型转盘绕测试支架转动时的阻力。进一步地，测试支架包括固定于试验室地面的安装底座、固定于安装底座上的支撑杆以及与支撑杆配合套接形成伸缩杆结构的测试杆，连接件设于测试杆上。进一步地，测试支架固定于地形模型的待测点上，测试仪器通过连接件转动连接于测试支架上，测试仪器与连接件构成风向标结构且测试仪器位于风向标结构受风面积较小的头部，风向角调节装置调节地形模型的风向角时，风向标结构随风洞来流转动的同时测试仪器始终正对风洞来流。进一步地，连接件套设于测试支架上。进一步地，地形模型由若干个模型块拼装构成。进一步地，模型块采用硬质泡沫塑料雕刻而成。进一步地，模型块通过涂覆于模型块外表面的硬化涂料以增强模型块的硬度。本技术具有以下有益效果：本技术的地形风场特性风洞试验测试系统，将用于模拟实际地形的地形模型安装于风向角调节装置上并将风向角调节装置安装于风洞地面转盘上，通过将多个测试仪器分别安装于地形模型的待测测试点上的测试支架上的多个连接件上测得待测测试点处不同高度的风速，并且通过风洞地面转盘带动风向角调节装置调节地形模型的风向角，从而测得待测测试点处不同风向角下的风场特性，从而模拟获得整个地形的风场分布。当风向角调节装置在调节地形模型的风向角时，测试仪器的探针均正对风洞来流，无需再反复安装和拆卸连接件上的测试仪器，避免由于测试仪器安装位置的误差而产生测量误差，提高了数据的一致性。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1是本技术优选实施例的地形风场特性风洞试验测试系统的结构示意图。图例说明：1、地形模型；11、测试通孔；2、模型转盘；21、转盘通孔；22、滑动机构；3、测试支架；31、连接件；4、风洞地面转盘；41、中心通孔。具体实施方式以下结合附图对本技术的实施例进行详细说明，但是本技术可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。图1是本技术优选实施例的地形风场特性风洞试验测试系统的结构示意图。如图1所示，本实施例的地形风场特性风洞试验测试系统，用于获取复杂地形的风场特性及分布情况，包括用于模拟实际地形的地形模型1、安装于风洞地面转盘4上的用于安装地形模型1并调节地形模型1风向角的风向角调节装置以及用于安装测试仪器的测试支架3，测试支架3处于地形模型1的待测测试点上，测试支架3上沿高度方向设有多个用于安装测试仪器的连接件31，通过分别安装于多个连接件31上的测试仪器测得测试点处不同高度的风速，测试仪器的探针正对风洞来流。本技术的地形风场特性风洞试验测试系统，将用于模拟实际地形的地形模型1安装于风向角调节装置上并将风向角调节装置安装于风洞地面转盘4上，通过将多个测试仪器分别安装于地形模型1的待测测试点上的测试支架3上的多个连接件31上测得待测测试点处不同高度的风速，并且通过风洞地面转盘4带动风向角调节装置调节地形模型1的风向角，从而测得待测测试点处不同风向角下的风场特性，从而模拟获得整个地形的风场分布。当风向角调节装置在调节地形模型1的风向角时，测试仪器的探针均正对风洞来流，无需在反复安装和拆卸连接件31上的测试仪器，避免由于测试仪器安装位置的误差而产生测量误差，提高了数据的一致性。可选地，测试支架3为多根纵向杆和多根横向杆连接构成的框架结构。多个连接件31沿高度方向设于纵向杆和/或横向杆上。可选地，测试支架3为单根纵向杆，地面模型的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地形风场特性风洞试验测试系统，用于获取复杂地形的风场特性及分布情况，其特征在于，包括用于模拟实际地形的地形模型(1)、安装于风洞地面转盘(4)上的用于安装所述地形模型(1)并调节所述地形模型(1)风向角的风向角调节装置以及用于安装测试仪器的测试支架(3)，所述测试支架(3)处于所述地形模型(1)的待测测试点上，所述测试支架(3)上沿高度方向设有多个用于安装测试仪器的连接件(31)，通过分别安装于所述多个连接件(31)上的测试仪器测得测试点处不同高度的风速，测试仪器的探针正对风洞来流。

【技术特征摘要】
1.一种地形风场特性风洞试验测试系统，用于获取复杂地形的风场特性及分布情况，其特征在于，包括用于模拟实际地形的地形模型(1)、安装于风洞地面转盘(4)上的用于安装所述地形模型(1)并调节所述地形模型(1)风向角的风向角调节装置以及用于安装测试仪器的测试支架(3)，所述测试支架(3)处于所述地形模型(1)的待测测试点上，所述测试支架(3)上沿高度方向设有多个用于安装测试仪器的连接件(31)，通过分别安装于所述多个连接件(31)上的测试仪器测得测试点处不同高度的风速，测试仪器的探针正对风洞来流。2.根据权利要求1所述的地形风场特性风洞试验测试系统，其特征在于，所述测试支架(3)固定于试验室地面并处于所述风向角调节装置的旋转中心线上，所述测试支架(3)依次贯穿位于所述试验室地面上方的风洞地面、所述风洞地面转盘、所述风向角调节装置以及所述地形模型(1)并伸出至所述地形模型(1)上方；所述连接件(31)布设于所述测试支架(3)的外伸部分上；通过移动调节所述地形模型(1)在所述风向角调节装置上的位置以使所述地形模型(1)的待测点处于所述风向角调节装置的旋转中心线上；测试仪器通过所述连接件(31)固接在所述测试支架(3)上，并使测试仪器的探针正对风洞来流且测试仪器的探针与风洞来流相对位置固定。3.根据权利要求2所述的地形风场特性风洞试验测试系统，其特征在于，所述地形模型(1)的待测测试点处设有用于穿设所述测试支架(3)的测试通孔(11)，所述风向角调节装置包括安装于所述风洞地面转盘(4)上的用于安装所述地形模型(1)的模型转盘(2)，所述模型转盘(2)上设有与所述地形模型(1)的测试通孔(11)相对的用于穿设所述测试支架(3)的转盘通孔(21)，所述测试支架(3)的外伸端依次穿过所述风洞地面转盘(4)的中心通孔(41)、所述待测...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷梅子，邹云峰，何旭辉，陈清虎，陈舟，付正亿，
申请(专利权)人：中南大学，高速铁路建造技术国家工程实验室，
类型：新型
国别省市：湖南,43