一种带有旁路的直流吸式阵风风洞制造技术

本实用新型专利技术公开了一种带有旁路的直流吸式阵风风洞，其中旁路通道分两种，一种为带活动叶片的节流阀式，另一种为带弧形片的旋转截流门式,其技术要点在于当分流门与开合门同时关闭，此时风洞为直流吸式风洞。当分流门与开合门同时打开，且带活动叶片的节流阀或者旋转节流门运行时，原流经试验段的部分气流被旁路通道分流直接跳过试验段至扩散段经出口段直接流向外界，使得试验段的气流速度产生高低变化，产生阵风。同时通过调节节流阀活动叶片的开合频率或者调节旋转截流门的旋转速度，达到改变试验段中的阵风变化的速度。采用本实用新型专利技术的阵风风洞，可以产生与自然界风类似的阵风。

A direct current suction wind tunnel with bypass

【技术实现步骤摘要】
一种带有旁路的直流吸式阵风风洞
本技术涉及一种阵性风风洞实验装置，更具体地说，它涉及一种带有旁路的直流吸式阵风风洞。
技术介绍
风洞简单地说就是一根经过特殊设计的长形管道，由动力系统(电动机和风扇)在其内部产生一股可以人为自由控制的气流,用它来模拟物体在空气中运动时空气的流动现象、物体受力的情况、空气绕某些固定物体的绕流现象以及烟气在空气中的迁移、扩散现象等”。空气污染，又称为大气污染，按照国际标准化组织(ISO)的定义，空气污染通常是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象。环境风洞实验方法之所以越来越受到人们的关注,是由于其具有一些独特的功能,能够解决其它方法所不能解决的问题。在研究大气污染时发现影响空气污染的因素较多，除了污染源因素外,还受地形地貌因素影响。平原地区的受污染范围与山区受污染范围明显不同；气候因素如风向、风速、湍流程度、湿度等。另外,由于这些因素存在错综复杂的内在牵联,也使时间因素变得更加重要,如冬季与夏季的大气污染特征存在明显的区别。对于从事大气污染研究的工作者来说，研究地区的社会环境因素也是一个问题,如交通，最佳的采样点工作人员去不了的情况经常遇到等等。所有这些因素,常常影响实验精度和实验进度,带来较大的物力和财力损失,这些都是有目共睹的。举个简单的例子，一季为期15天的气象探测及8个监测采样点的本底调查,其现场试验费用将达到3万元左右。如果是进行更为详细的研究实验,如现场释放示踪剂研究和大气流场研究,其费用将高达数十万元甚至上百万元。采用大气边界层环境风洞实验手段，上述问题将得到不同程度的解决。如前所述,大气边界层环境风洞的模拟条件可以人为控制和变化,对于所研究的环境条件具有重复性能力。也就是说影响现场实验的因素如时间、气候、交通等将不再干扰风洞模拟实验。而且实验所消耗的人力、物力和财力都得到了较大程度的节省。概括起来,大气边界层环境风洞可以为两个方面的工作服务；其一,从环境保护管理角度看,它可以为厂址选择、总图布置等工矿企业的规划设计工作服务:也可以为重点污染源的卫生防护带的确定工作服务；在复杂地形小尺度(小于10km)范围内代替现场实测工作,为大气环境质量的评价和预测工作服务；另外,它可以为现场实测的布置、采样点的确定工作提供参考资料,为数值计算工作提供参考数据。其二,从大气污染机理的研究角度看，它可以开展地形、地物、局地流场及湍流扩散规律对大气污染的影响研究,开展不同污染物排放条件和环境背景条件下烟气抬升规律的研究等工作服务。然而，对于一些极端气象事件(诸如阵风锋、飓风等)非稳态气流占据主导作用时，普通大气边界层环境风洞缺少模拟这些事件瞬变效应的能力。因此，需要一种能产生阵性风效果的大气边界层环境风洞。为了使风洞实验中的气流产生阵性效果，传统的方法，如前人使用过的机械摆动栅格或翼型机构有个缺点，大气边界层环境风洞是在流场很均匀的风洞内加入尖劈和粗糙元来模拟大气边界层的风廓线，如果在这个基础上再加个格栅，那么实验段的风速和湍流度将会很难控制，使得实验段的风速大小都无法控制。使用改变变频器控制风扇转速产生阵性，需要风扇无法达到运转的最佳条件，并要求突然改变所需要的电功率。同时由于动力段的风扇的直径较大，通常有几米长，这意味着风扇的转动惯量非常大，所以风扇的转速调整比较慢，使得产生速度变化所要求的时间尺度(在1～5s内改变试验段速度的25％)不可能实现。而自然环境中的风速改变的速率都是瞬时的，因此，目前的风洞无法完全模拟出自然风。关于大气中的湍流，首先需要知道几点关系：一般湍流尺度越大，那么湍流的频率就越低；尺度越大的障碍物产生的湍流尺度越大。常规大气边界层环境风洞通过尖劈和粗糙元产生的湍流，尖劈和粗糙元的尺度一般在0.1m左右，所以产生的湍流频率比较高。而实际大气中因为有高楼大厦、山坡、树林等尺度较大的障碍物的存在，所以湍流中低频部分的能量不容忽视，所以有必要在风洞中产生尺度较大、频率较低的脉动风，这样才能够跟真实的大气边界层环风环境更吻合。实际环境中产生高污染的前提是环境风速接近于静止或者很低的气象条件，因为只有在这种环境中，排放的污染物不能被扩散开，导致局部地区的重污染。因此需要在风洞实验时模拟出风速接近于零并且风环境稳定的气象条件。直流吹式不适合的主要原因在于其动力段位于试验段上游，风机风扇在低速转动时多叶片间的空隙较大会产生固定频率的阵性效果，同时风在通过动力段向下扩散时会产生多方向的乱流导致风环境不稳定。回流式风洞由于其闭口回流的特性导致在进行污染物实验时，污染源释放后无法排放到实验环境外，使得试验段的本底污染浓度不断叠加增高，阻碍了实验的测量。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本技术提供一种带有旁路的直流吸式阵风风洞，其具有模拟自然环境中的自然风，能够产生频率有高有低的阵风。为实现上述目的，本技术提供了如下技术方案：带有旁路的直流吸式阵风风洞，包括出口段、动力段、扩散段、试验段、收缩段和稳定段，所述动力段一端连接与外界相通的出口段，动力段另一端连接着扩散段，试验段一端与扩散段连接，另一端与收缩段连接，收缩段一侧连接着稳定段，稳定段的另一侧连接着两道阻尼网，阻尼网的一端与蜂窝器相连，蜂窝器与外界连通，其特征在于：还设置有旁路通道，其中旁路通道一端与扩散段连接另一端与收缩段连接。进一步地，所述旁路通道与扩散段的连接处设置有开合门，旁路通道与收缩段的连接处设置有分流门。进一步地，所述旁路通道中设置有节流阀，所述节流阀的控制方式包括：调控液压系统中的油压进而带动连接于所述节流阀的机械连杆的机械运动，实现控制所述节流阀的开闭。进一步地，所述节流阀包括若干个活动叶片和固定导流罩，其中固定导流罩固定设置在旁路通道中，并且每个固定导流罩上都活动连接有活动叶片，相邻两个固定导流罩上的活动叶片能够通过开合影响旁路通道中的气流通量。进一步地，所述旁路通道中设置有旋转截流门。进一步地，所述旋转截流门包括旋转轴和弧形片，旋转轴(218)轴向与旁路通道中的风向垂直，弧形片与旋转轴固定连接并且能够随旋转轴转动而转动，通过控制弧形片在旁路通道内阻挡的面积大小，来控制旁路通道中的气流通量。进一步地，所述旋转轴与带有齿轮的电机相连接，通过电机带动旋转轴转动从而实现控制所述旋转截流门在旁路通道中的开闭。进一步地，当分流门和开合门关闭时，旁路通道停止运行；当分流门和开合门开启时，旁路通道开始运行。进一步地，所述动力段还设置有依次连接的后端风机罩、止旋片、风扇和前端风机罩，并且后端风机罩朝向出口段，前端风机罩朝向扩散段。进一步地，所述出口段、动力段、扩散段、试验段、旁路通道、收缩段、稳定段、分流门和开合门为全钢结构。综上所述，本技术具有以下有益效果：1、阵风风洞选取直流吸式的方式更有利于精确模拟污染物扩散，其原因在于将动力段放在试验段的下游成为直流吸式使得试验段的气流为负压，被动向下游出口段排出，能够有效降低风扇转动对试验段流场产生的不稳定的干扰，污染物从出口排放后也不会对试验段测量数据产生影响；2、本次技术的旁路通道，旁路通道是阵风风洞最创新的部分。大多数风洞，气流速度都是通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有旁路的直流吸式阵风风洞，包括出口段(106)、动力段(105)、扩散段(104)、试验段(103)、收缩段(102)和稳定段(101)，所述动力段(105)一端连接与外界相通的出口段(106)，动力段(105)另一端连接着扩散段(104)，试验段(103)一端与扩散段(104)连接，另一端与收缩段(102)连接，收缩段(102)一侧连接着稳定段(101)，稳定段(101)的另一侧连接着两道阻尼网(121)，阻尼网的一端与蜂窝器(120)相连，蜂窝器(120)与外界连通，其特征在于：还设置有旁路通道(115)，其中旁路通道(115)一端与扩散段(104)连接另一端与收缩段(102)连接。

【技术特征摘要】
1.一种带有旁路的直流吸式阵风风洞，包括出口段(106)、动力段(105)、扩散段(104)、试验段(103)、收缩段(102)和稳定段(101)，所述动力段(105)一端连接与外界相通的出口段(106)，动力段(105)另一端连接着扩散段(104)，试验段(103)一端与扩散段(104)连接，另一端与收缩段(102)连接，收缩段(102)一侧连接着稳定段(101)，稳定段(101)的另一侧连接着两道阻尼网(121)，阻尼网的一端与蜂窝器(120)相连，蜂窝器(120)与外界连通，其特征在于：还设置有旁路通道(115)，其中旁路通道(115)一端与扩散段(104)连接另一端与收缩段(102)连接。2.根据权利要求1所述的带有旁路的直流吸式阵风风洞，其特征在于：所述旁路通道(115)与扩散段(104)的连接处设置有开合门(117)，旁路通道(115)与收缩段(102)的连接处设置有分流门(114)。3.根据权利要求2所述的带有旁路的直流吸式阵风风洞，其特征在于：所述旁路通道(115)中设置有节流阀(116)，所述节流阀的控制方式包括：调控液压系统中的油压进而带动连接于所述节流阀的机械连杆的机械运动，实现控制所述节流阀的开闭。4.根据权利要求3所述的带有旁路的直流吸式阵风风洞，其特征在于：所述节流阀(116)包括若干个活动叶片(119)和固定导流罩(118)，其中固定导流罩(118)固定设置在旁路通道中，并且每个固定导流罩(118)上都活动连接有活动叶片(119)，相邻两个固定导流罩(118)上的活动叶片(119)能够通过开合影响旁路通道(115)中的气流通量。5.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：田文鑫，张明，王圣，胡耘，安凤霞，闵俊杰，
申请(专利权)人：国电环境保护研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32