一种风洞试验装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种风洞试验装置及使用方法，包括底盘、以底盘中心为圆心所设置的环形托架和环形轨槽，所述环形托架包括呈上下平行设置的形状相同的顶层和底层，在顶层与底层之间设置有至少四根立柱形成空心结构，所述环形托架的顶层通过防滑胶圈固定在底盘的背面，所述环形托架的底层放置于环形轨槽内，所述环形轨槽的底部固定有柔性垫片并放置在风洞地面上；该装置通过在底盘预留探头孔，节省了试验过程中钻孔工作，构造简单，方便获得近地面任意高度水平的具体点位的风场数据；并且通过设置支架构建了布置导管的架空层，确保试验过程顺利进行；本装置操作方便，降低了试验操作难度和单次试验成本，提高了试验数据采集的准确性。

A Wind Tunnel Test Device and Its Application

【技术实现步骤摘要】
一种风洞试验装置及使用方法
本专利技术涉及一种风洞试验装置及使用方法，尤其涉及一种城市人行高度水平风场测试的风洞试验装置及使用方法。
技术介绍
随着城市化进程的加速，城市空间的变化导致了一系列的城市微气候问题，通过研究城市人行高度的风场特征，可以了解城市风环境与城市空间的耦合机理，从而在建筑和规划设计角度出发，提高人行高度的风环境质量，改善城市微气候。因此研究城市人行高度的风场特征是解决城市室外通风相关问题的重要环节。现阶段应用于城市人行高度风场测试的方法主要有现场测试、计算流体力学数值模拟和风洞试验。伴随风洞试验的发展，在风洞试验中通过测试仪器对缩尺模型指定位置进行数据采集，不仅可以了解城市建成区风场特征，也可以对城市拟建区风场进行预测；风洞试验更是验证计算流体力学软件分析结果准确性的重要手段之一。虽然风洞试验起步较早，但是多应用于航空航天、汽车制造、建筑结构荷载设计等领域。风洞应用于城市风环境研究开始较晚，研究对象和研究目的有别于之前的风洞试验，因此在试验操作方面还有许多亟需改进和完善之处。城市人行高度风场测试的风洞试验，待测试对象一般面积较大，包括一个城市街区甚至一个城市片区，且测试对象内的建筑形态和空间布局复杂，如商业、住宅、学校、体育馆等多类建筑，测试高度离地面较近，实际测试高度为1.5～2米，而反映在风洞缩尺模型上仅有几毫米。试验对象本身的特殊性及测试要求的特殊性，导致针对城市人行高度风场测试的风洞试验存在操作困难、成本较高的问题。现阶段在城市风环境研究领域开展的风洞试验所研究的类型主要有两类；一种是使用示踪粒子结合摄像机拍摄，捕捉获取不同工况风场情况下街谷内烟气流动和污染物扩散情况；另一种是使用单点测试探头结合仪测架，测试固定点位的风速风压。第一种试验技术需要依赖经验选择示踪粒子类型、示踪粒子散发位置，并且对捕捉示踪粒子路径的摄像机要求较高，整个试验过程的控制要求专业的操作水准，因此对于建筑设计及城市规划专业领域的人员而言，具有较大的操作难度，且完成一次试验需要消耗大量的人力和物力资源；第二种单点测试技术，通常需要结合仪测架使用，在测试风洞模型中人行高度的风速和风压时，探头与仪测架需要非常接近地表，约5毫米，对试验风场形成干扰，从而影响测试结果。此外，城市人行高度风环境测试通常需要多点测试结果构成完整的数据场，该过程需要在风洞试验中不断更换探头位置，增加了试验的时间成本和难度。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提出一种风洞试验装置，能够减少试验初期探头定位和钻孔的准备工作；构建一个探头与压力扫描阀的连接导管的布置空间；能够实现无转盘风洞不同风向的测试。本专利技术的另一个目的是提供基于该装置的使用方法。技术方案：本专利技术所采用的技术方案是一种风洞试验装置，包括底盘、以底盘中心为圆心所设置的环形托架和环形轨槽；所述环形托架包括呈上下平行设置的形状相同的顶层和底层，在顶层与底层之间设置有至少四根立柱形成空心结构；所述环形托架的顶层通过防滑胶圈固定在底盘的背面，所述环形托架的底层放置于环形轨槽内，所述环形轨槽的底部固定有柔性垫片并放置在风洞地面上；所述底盘上预留探头孔。作为优选，所述底盘为硬质ABS材料，其厚度不小于10mm。作为优选，所述探头孔上设置有配套的孔塞，所述孔塞通过柔性连接件固定在底盘背面。作为优选，所述环形托架的底层间隔设置有滚轮。作为优选，所述滚轮可沿环形轨槽做圆周滑动。作为优选，所述立柱朝底盘中心的一侧设置有第一支架，其对应的另一侧设置有第二支架，所述第一支架和第二支架等高布置且以底盘为中心形成散射状结构，所述第一支架的一端固连在以底盘中心为圆心的圆环上；所述第一支架和第二支架的连接处立柱上还设置有第三支架，所述第三支架为以底盘中心为圆心的环形结构。作为优选，所述第一支架、第二支架、第三支架和圆环构成架空层。更优选地，所述第三支架可沿环形托架外圆周方向呈同心环状排布设置在第二支架上。更优选地，所述环形托架采用厚度5-10mm的低碳钢材料制成。更优选地，所述环形轨槽、第一支架、第二支架、第三支架和圆环均采用厚度不大于10mm的低碳钢材料制成。更优选地，所述第一支架和第二支架的底端与底盘顶层之间的高度设置在800mm以上，与风洞地面之间的高度设置在500mm以上。作为优选，所述柔性垫片的厚度不小于5mm。作为优选，所述底盘的四周测试段内铺设有与底盘测试高度一致的挤塑泡沫板。本专利技术所述的一种风洞试验装置的使用方法，包括如下步骤：(a)根据测试风洞及探头的尺寸，确定底盘上预留探头孔的尺寸及孔洞间距，定制本装置所需部件并组装；(b)将试验案例按照研究需求做成缩尺模型，并粘贴在底盘上；(c)将本装置除底盘外的剩余部件安置于风洞内，保持本装置的中心线与风洞内洞口的中心线一致；(d)将底盘上需要测试水平风场数据处的孔塞打开，将探头安置于预留探头孔内，将导管的一端连接探头后，另一端沿着第一支架、第二支架、第三支架和圆环所构成的架空层顺着风洞内洞口穿出风洞底部；(e)将底盘放置在防滑胶圈上，保持底盘的中心线与风洞内洞口的中心线一致；(f)将穿出风洞底部的导管另一端与风洞外部的压力扫描阀连接；(g)在底盘四周的测试段内铺设与底盘测试高度一致的挤塑泡沫板；(h)开始风洞试验。有益效果：本专利技术提供的一种城市人行高度水平的风场测试的风洞试验装置及使用方法，构造简单，操作方便，降低了试验操作难度和成本，具有如下有益效果：(1)通过在底盘预留探头孔，直接实现了探头孔的定位，免去了钻孔工作，提高了探头定位的准确性和规律性，可获得缩尺模型具体位置的风场数据，节省了试验准备时间；同时底盘的半径和探头孔间距的大小可根据不同试验城市区域的面积大小及缩尺比例自行设计，满足了不同试验对象的试验要求；并且通过设计探头的探针高度，可获得近地面任意高度水平的具体点位的风场数据；(2)通过第一支架、第二支架、第三支架和圆环在底盘下部构建出架空空间层，用于布置探头与风洞外部的压力扫描阀的连接导管，使导管在架空空间层内沿支架向底盘中心汇聚后，从风洞内洞口穿出，保证导管不受压，使试验数据采集工作顺利进行；同时最大程度地缩短了导管使用长度，降低了成本及导管过长增加实验结果的不准确性，提高了试验数据采集的准确性；(3)在不移动试验模型的前提下，实现了无转盘风洞不同风向的测试；(4)通过沿底盘测试段四周围铺设与底盘测试高度一致的挤塑泡沫板，抵消了缩尺模型地面与风洞地面的高度差，降低了试验误差，进一步提高了风洞试验结果的准确性。附图说明图1是本专利技术底盘结构的正面示意图；图2是本专利技术底盘结构的背面示意图；图3是图1沿A-A方向的剖面图；图4是本专利技术支架结构的立体断面示意图；图5是本专利技术装置安装完成的俯视图；图6是图4沿C-C方向的剖面图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。如图1、图2、图3、图4、图5和图6，本专利技术的一种风洞试验装置，包括：底盘1、以底盘1中心为圆心所设置的环形托架7和环形轨槽9，环形托架7包括呈上下平行设置的形状相同的顶层和底层，在顶层与底层之间设置有至少四根立柱21形成空心结构，有利于导管19穿过；环形托架7的顶层通过防滑胶圈15固定在底盘1的背面，所述环形托架7的底层放置于环形轨槽9内，所述环形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风洞试验装置，其特征在于：包括底盘(1)、以底盘(1)中心为圆心所设置的环形托架(7)和环形轨槽(9)；所述环形托架(7)包括呈上下平行设置的形状相同的顶层和底层，在顶层与底层之间设置有至少四根立柱(21)形成空心结构；所述环形托架(7)的顶层通过防滑胶圈(15)固定在底盘(1)的背面，所述环形托架(7)的底层放置于环形轨槽(9)内，所述环形轨槽(9)的底部固定有柔性垫片(10)并放置在风洞地面(2)上；所述底盘(1)上预留探头孔(3)。

【技术特征摘要】
1.一种风洞试验装置，其特征在于：包括底盘(1)、以底盘(1)中心为圆心所设置的环形托架(7)和环形轨槽(9)；所述环形托架(7)包括呈上下平行设置的形状相同的顶层和底层，在顶层与底层之间设置有至少四根立柱(21)形成空心结构；所述环形托架(7)的顶层通过防滑胶圈(15)固定在底盘(1)的背面，所述环形托架(7)的底层放置于环形轨槽(9)内，所述环形轨槽(9)的底部固定有柔性垫片(10)并放置在风洞地面(2)上；所述底盘(1)上预留探头孔(3)。2.根据权利要求1所述的一种风洞试验装置，其特征在于：所述底盘(1)为硬质ABS材料，其厚度不小于10mm。3.根据权利要求1所述的一种风洞试验装置，其特征在于：所述探头孔(3)上设置有配套的孔塞(17)，所述孔塞(17)通过柔性连接件(16)固定在底盘(1)背面。4.根据权利要求1所述的一种风洞试验装置，其特征在于：所述环形托架(7)的底层间隔设置有滚轮(8)，所述滚轮(8)可沿环形轨槽(9)做圆周滑动。5.根据权利要求1所述的一种风洞试验装置，其特征在于：所述立柱(21)朝底盘(1)中心的一侧设置有第一支架(5)，其对应的另一侧设置有第二支架(4)，所述第一支架(5)和第二支架(4)等高布置且以底盘(1)为中心形成散射状结构，所述第一支架(5)的一端固连在以底盘(1)中心为圆心的圆环(22)上；所述第一支架(5)和第二支架(4)的连接处立柱(21)上还设置有第三支架(11)，所述第三支架(11)为以底盘(1)中心为圆心的环形结构；所述第一支架(5)、第二支架(4)、第三支架(11)和圆环(22)构成架空层。6.根据权利要求5所述的一种风洞试验装置，其特征在于：所述第三支架(11)可沿环形托架(7)外圆周方向呈同心环状排布设...

【专利技术属性】
技术研发人员：李娟，彭云龙，季惠敏，尤伟，唐莲，丁沃沃，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32