一种带有旁路的直流回流两用阵风风洞制造技术

本实用新型专利技术公开了一种带有旁路的直流回流两用阵风风洞，主要由以下各段依次连接形成闭路，包括：动力与风扇段，第一扩散段，第一回流段，旁路段，稳定与收缩段，试验段，第二扩散段和第二回流段；其中，所述第一回流段两侧连接拐角处设置有导流片单元，所述稳定与收缩段入口两侧连接旁路段一端，并设有分流门所述第二扩散段与第二回流段连接处两侧连接旁路段另一端，且设有合流门，所述第二回流段两侧连接拐角处设置有导流片单元，第二回流段两端均设有开合门，第二回流段两拐角处的导流片单元均为活动式。本实用新型专利技术通过调节节流阀活动叶片的开合频率，从而改变试验段阵风变化的速度。采用本实用新型专利技术的阵风风洞可以产生与自然界相近的阵风。

A DC Backflow Dual-purpose Gust Tunnel with Bypass

【技术实现步骤摘要】
一种带有旁路的直流回流两用阵风风洞
本技术属于阵性风风洞实验装置，涉及一种带有旁路的直流回流两用阵风风洞的模拟装置。
技术介绍
目前我国深入进行风工程的研究十分必要。其一是风灾害为自然灾害中最严重、最频繁的一种,每年给我国及许多国家造成着巨大损失,并且随着极端气候现象增多,风灾害也呈逐渐加剧的趋势。其二是我国正在进行大规模的土木工程建设,已经建成和正在建设大量的风敏感结构如高层/高耸建筑、大跨空间结构、大跨桥梁等,同时地面交通工具如高速铁路等大规模发展也对风工程的研究提出了新的要求。进行风工程研究,目前最直接、最常用也是最可靠的研究手段是进行风洞试验。由于风工程研究对象的多样性和风速范围要求的宽广性,以及结构破坏时天气的复杂性,涉及到这些结构的空气动力学问题时，有许多争议依然需要完全解决—这包括非稳态阵风的相互作用、雷诺数的影响以及小尺度湍流的意义。现有风洞的能力限制了对这些争议的研究。最经典案例是1940年美国华盛顿州塔科马(Tacoma)桥，大桥建成后经常在3～6m/s这么一个很低的自然风速环境下，桥体就能够发生垂直于桥面水平方向的左右摇摆运动。最终在建成两个月后，大桥在风速达到19m/s左右的时候被破坏。通过专家现场调研发现在自然环境下风速是不停地大小变化成周期性，所以桥面在这种非稳态阵风的影响下即使风速不高，也能够被破坏掉。通过上述分析，理想风洞应达到以下几点：1、风速范围的宽广性。例如桥梁的全桥模型试验、结构的测压试验等,使用的风速大多在20m/s以下,桥梁的涡激振试验大都在几米的风速下进行，同时环境类试验要求的风速也很低。但是,对于一些工业空气动力学试验和地面交通工具试验,以及一些考虑雷诺数效应的基础研究试验,需要的风速则较高。2、高流场品质的要求。与航空风洞相比,大气边界层风洞的流场要求相对较低,但是考虑一些基础性研究对流场的要求,风洞的背景湍流度、速度场、方向场等需要相对较高的指标。3、特殊天气和特殊试验的要求。例如我国东南地区发生的大风通常是台风,而自然界的台风往往具有速度高且变化快的特点。评价台风在风致结构破坏中的作用需要在风动中尽可能模拟出与自然环境下台风相似的阵性效果。西北地区风吹沙以及污染物扩散试验也是考虑的试验项目。因此为了满足风工程和空气动力学应用的需要，如何将空气动力学/大气边界层风和阵风结合的回流两用阵性风洞设计出来是十分重要的课题，因为这种风洞可以很好地满足相关试验需求。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本技术采用简单易行的方式，实现大型边界层风洞的闭路、开路两用，而且能够很好的模拟出自然风。本技术的具体技术方案如下：一种带有旁路的直流回流两用阵风风洞，通过以下各段依次连接形成，包括：动力与风扇段，第一扩散段，第一回流段，稳定与收缩段，试验段，第二扩散段和第二回流段；所述第一回流段两侧的拐角处以及第二回流段两侧的拐角处均设置有导流片单元，其中第二回流段两侧的拐角处的导流片单元为活动式，所述试验段两侧设置有旁路段，旁路段一端连通到第一回流段跟稳定与收缩段的交界处并在交界处设置分流门，旁路段另一端连通到第二扩散段和第二回流段的交界处并在交界处设置合流门，旁路段内部均设有风扇和节流阀；第二回流段两端均在侧壁上设有开合门，当第二回流段两端的开合门同时关闭时，风洞闭路运行；当第二回流段两拐角处的导流片单元移至第二回流段内部，第二回流段两端的开合门同时打开时，风洞开路运行。进一步地，旁路段中的分流门和合流门都关闭时，旁路段无气流通过，风扇和节流阀关闭；所述旁路段设置为两组，且对称设置于试验段的两侧。进一步地，节流阀包括固定导流罩和活动叶片，当旁路段为通路时，活动叶片做开合运动，当旁路段为闭路时，活动叶片停止运动。进一步地，旁路段中的风扇设置为一台或多台；多台时，各风扇布置在旁路段的同一截面内。进一步地，第二回流段两端的开合门为两用门，闭路运行时，两门关闭；开路运行时，第二回流段两侧的拐角处的导流片单元先移至第二回流段内部，两开合门分别向内开将导流片单元隔离在第二回流段内，并在第二回流段两侧形成开路。进一步地，第二回流段两端的开合门安装在第二回流段外壁上，并可绕轴转动，实现向内和向外开合。进一步地，第二回流段两拐角处的导流片单元底部设置有线型滚动导轨副，导流片单元通过该线型滚动导轨副平移至第二回流段内部。进一步地，第二回流段两端的开合门分别为进气开合门和排气开合门，在对应进气开合门和排气开合门的位置，还分别设置有定位锁紧装置和密封装置。进气开合门相较于排气开合门处于更加靠近动力与风扇段的位置。进一步地，动力与风扇段，第一扩散段，第一回流段，旁路段，稳定与收缩段，试验段，第二扩散段及第二回流段均为全钢结构。进一步地，第二回流段两端所设置的开合门的控制方式包括：调控齿轮机电系统中带动连接于所述开合门的旋转轴，实现控制所述开合门的开闭；所述截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截流阀的机械连杆的机械运动，实现控制截流阀的开闭。综上所述，本技术具有以下有益效果：1.本技术的带有旁路的直流回流两用阵风风洞可在大型风洞中实现对大气边界层中不同风工程项目(如风压风振、风环境、空气污染、物质传输等)的模拟，而不必担心示踪剂的累积效应造成的本底浓度升高，而影响模拟实验的准确性，有益于实际工程应用。本技术对于高空，山谷、桥梁等设备相关数据的测试，以及检验设备的受阵风的影响程度都具有积极的影响。2.本技术旁路段内设置有截流阀和旁路风机，所述旁路风机用于加速将主通道部分气流分流入旁路段直接跨过试验段至第二拐角段，使得主通道中试验段气流速度产生大小变化形成阵风。3.本技术在闭路方式运行时，可以较低功率，获得较高气流速度，同时，当旁路风扇和节流阀运行，可以达到控制旁路分流主通道气流量的效果，进而使风洞试验段的风速瞬间产生大小变化。本技术通过调节节流阀活动叶片的开合频率，从而改变试验段阵风变化的速度。采用本技术的阵风风洞可以产生与自然界相近的阵风。用于模拟大气边界层中由空气流动引起的各种风效应。4.当该装置以开路方式运行时，可以模拟大气边界层中的污染物扩散，从而避免闭路运行时示踪剂本底浓度不断升高带来的模拟实验误差不断增大的弊端。在此状态下，当旁路风扇和节流阀运行，可以达到控制旁路分流主通道气流量的效果，进而使风洞试验段的风速瞬间产生大小变化。本技术通过调节节流阀活动叶片的开合频率，从而改变试验段阵风变化的速度。采用本技术的阵风风洞可以产生与自然界相近的阵风。用于模拟大气边界层中由空气流动引起的各种风效应。附图说明图1为本技术实施例中风洞闭路方式运行时风洞的气流方向示意图；图2为本技术实施例中旁路段开路方式运行时节流阀各部件位置示意图；图3为本技术实施例中旁路段闭路方式运行时节流阀各部件位置示意图；图4为本技术实施例中旁路段风扇示意图；图5为本技术实施例中风洞开路方式运行时风洞的气流方向示意图；图6为自然风、常规风洞和阵风风洞的风速变化示意图；图7为两旁路段增加主动风扇后的风速变化示意图；图8为日常环境常见风风速变化示意图；图9为主动风扇的风速周期性大小变化时试验段风速图；图10为节流阀叶片和主动风扇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有旁路的直流回流两用阵风风洞，通过以下各段依次连接形成，包括：动力与风扇段(1)，第一扩散段(2)，第一回流段(3)，稳定与收缩段(4)，试验段(5)，第二扩散段(6)和第二回流段(7)；其特征在于：所述第一回流段(3)两侧的拐角处以及第二回流段(7)两侧的拐角处均设置有导流片单元(10)，其中第二回流段(7)两侧的拐角处的导流片单元(10)为活动式，所述试验段(5)两侧设置有旁路段(13)，旁路段（13）一端连通到第一回流段(3)跟稳定与收缩段(4)的交界处并在交界处设置分流门（18），旁路段（13）另一端连通到第二扩散段(6)和第二回流段(7)的交界处并在交界处设置合流门（19），旁路段(13)内部均设有风扇(15)和节流阀(14)；第二回流段(7)两端均在侧壁上设有开合门，当第二回流段(7)两端的开合门同时关闭时，风洞闭路运行；当第二回流段(7)两拐角处的导流片单元(10)移至第二回流段(7)内部，第二回流段(7)两端的开合门同时向内打开时，风洞开路运行。

【技术特征摘要】
1.一种带有旁路的直流回流两用阵风风洞，通过以下各段依次连接形成，包括：动力与风扇段(1)，第一扩散段(2)，第一回流段(3)，稳定与收缩段(4)，试验段(5)，第二扩散段(6)和第二回流段(7)；其特征在于：所述第一回流段(3)两侧的拐角处以及第二回流段(7)两侧的拐角处均设置有导流片单元(10)，其中第二回流段(7)两侧的拐角处的导流片单元(10)为活动式，所述试验段(5)两侧设置有旁路段(13)，旁路段（13）一端连通到第一回流段(3)跟稳定与收缩段(4)的交界处并在交界处设置分流门（18），旁路段（13）另一端连通到第二扩散段(6)和第二回流段(7)的交界处并在交界处设置合流门（19），旁路段(13)内部均设有风扇(15)和节流阀(14)；第二回流段(7)两端均在侧壁上设有开合门，当第二回流段(7)两端的开合门同时关闭时，风洞闭路运行；当第二回流段(7)两拐角处的导流片单元(10)移至第二回流段(7)内部，第二回流段(7)两端的开合门同时向内打开时，风洞开路运行。2.根据权利要求1所述的带有旁路的直流回流两用阵风风洞，其特征在于：所述旁路段(13)中的分流门(18)和合流门（19）都关闭时，旁路段(13)无气流通过，风扇(15)和节流阀（14）关闭；所述旁路段(13)设置为两组，且对称设置于试验段（5）的两侧。3.根据权利要求2所述的带有旁路的直流回流两用阵风风洞，其特征在于：所述节流阀（14）包括固定导流罩(17)和活动叶片(16)，当旁路段(13)为通路时，活动叶片(16)做开合运动，当旁路段(13)为闭路时，活动叶片(16)停止运动。4.根据权利要求1所述的带有旁路的直流回流两用阵风风洞，其特征在于：旁路段（13）中的风扇(15)设置为一台或多台；多台时，各风扇(15)布置在旁路段（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：田文鑫，王圣，赵秀勇，郝天明，徐静馨，王杰，
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