本技术公开了一种基于合成射流的高层建筑主动流动控制系统，包括安装于高层建筑顶部的风速仪，安装于建筑立面上不同位置处合成射流喷射装置，以及进行整体调度与控制的主动流动控制器。风速仪在获取来流的风速和风向信息后，由主动流动控制器接收并根据所设定的主动流动控制算法生成相应的控制信号，然后发送到合成射流喷射装置执行。可以根据来流的实际情况实时控制高层建筑立面上关键位置处(如，钝体建筑迎风面的两个转角处和背风面中心位置)的合成射流致动器阵列的工作状态，在高层建筑流场中产生合成射流来改变流场的流动特性，从而降低风对结构作用。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及高层建筑结构抗风的流动控制，尤其涉及一种基于合成射流的高层建筑主动流动控制系统。
技术介绍
1、风荷载是影响高层建筑结构安全的重要荷载之一，通过气动措施改善高层建筑结构的抗风性能是结构风工程研究的一个重要方面。传统的气动措施主要是采取改变建筑物外部形状(如角部修正、建筑平面形状和尺寸随建筑高度变化等)的气动修正技术，属于被动流动控制。相对应地，借助辅助能量改变结构周围的流场从而改变风与建筑的相互作用方式的技术则属于主动流动控制。
2、主动流动控制主要是向高层建筑所在流场环境中注入合适的扰动以改变整个流场结构，根据扰动的特点可分为定常射流扰动和非定常射流扰动。吸/吹气控制就是将气流不断地吸入或吹出建筑表面的孔口，属于定常射流的形式。非定常射流是在特定频率下的脉冲空气，它可以改变速度或激励频率，以适应不断变化的流动条件。合成射流就是由零质量射流激励器产生的非定常射流，合成射流技术是吸/吹气控制技术的进一步提升。吸/吹气控制方法需要铺设专门的机械通风管道用于技术应用，其经济性极大地制约了该技术的应用前景。相比较吸/吹气控制方法，由于合成射流装置的结构简单紧凑、重量轻、成本低、维护方便、无需额外气源等诸多优点，更适用于改变高层建筑周边流场的流动特性，以实现高效、迅速的气动流动控制。
技术实现思路
1、本技术意在提供一种基于合成射流的高层建筑主动流动控制系统，基于合成射流技术改变高层建筑周边流场的流动特性，进行建筑物流场的主动流动控制，以降低风对结构的作用。
>2、为达到上述目的，本技术提供如下技术方案：一种基于合成射流的高层建筑主动流动控制系统，包括若干风速仪、合成射流喷射装置和主动流动控制器，若干所述风速仪通过桅杆固定连接在高层建筑顶端，所述合成射流喷射装置包括若干合成射流阵列，若干所述合成射流阵列设置在高层建筑立面和拐角处，所述主动流动控制器用于接收信息和输出控制信号，若干所述风速仪和合成射流喷射装置与所述主动流动控制器有线或无线连接。3、优选地，所述合成射流阵列包括若干合成射流致动器和模块框架，若干合成射流致动器并联，且镶嵌在所述模块框架内部，所述模块框架底端固定连接有连接竖框，所述连接竖框固定连接在高层建筑的建筑墙体上。
4、优选地，所述合成射流致动器包括致动器腔体，所述致动器腔体内部设置有金属膜，所述金属膜顶端设置有压电层，所述致动器腔体顶端开有射流孔，所述压电层设置在所述射流孔正下方，所述射流孔通道朝外逐渐减小且与外部连通。
5、优选地，所述射流孔与外界连通处宽2mm、长10mm。
6、优选地，若干所述风速仪和合成射流喷射装置与所述主动流动控制器有线或无线连接。
7、本技术方案的原理及有益效果：
8、当风流经建筑物时，设置于建筑顶端的风速仪实时获取来流的风速和风向数据，并传递给主动流动控制器进行信号处理，然后根据平均风速和平均风向数据，按照所设定的主动流动控制算法生成相应的控制信号，并发送到合成射流喷射装置执行，通过控制高层建筑立面上关键位置处(如，建筑迎风面的两个转角处和背风面中心位置)的合成射流阵列的工作状态(即合成射流致动器的开启和所产生合成射流的频率、强度等参数)，在高层建筑流场中产生合成射流来改变流场的流动特性，从而降低风对结构作用。
9、合成射流致动器工作时会不断地吸入和排出气流，喷出的流体在喷口边缘处形成一系列向下游迁移的漩涡对，漩涡对在迁移过程中不断卷吸周围的流体并发生能量交换，耗散后的漩涡最终演化为散乱的湍流流动与环境流体融为一体。
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【技术保护点】
1.一种基于合成射流的高层建筑主动流动控制系统，包括若干风速仪、合成射流喷射装置和主动流动控制器，其特征在于：若干所述风速仪通过桅杆固定连接在高层建筑顶端，所述合成射流喷射装置包括若干合成射流阵列，若干所述合成射流阵列设置在高层建筑立面和拐角处，所述主动流动控制器用于接收信息和输出控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于合成射流的高层建筑主动流动控制系统，其特征在于：所述合成射流阵列包括若干合成射流致动器(8)和模块框架(5)，若干合成射流致动器(8)并联，且镶嵌在所述模块框架(5)内部，所述模块框架(5)底端固定连接有连接竖框(7)，所述连接竖框(7)固定连接在高层建筑的建筑墙体(6)上。
3.根据权利要求2所述的一种基于合成射流的高层建筑主动流动控制系统，其特征在于：所述合成射流致动器(8)包括致动器腔体(1)，所述致动器腔体(1)内部设置有金属膜(2)，所述金属膜(2)顶端设置有压电层(3)，所述致动器腔体(1)顶端开有射流孔(4)，所述压电层(3)设置在所述射流孔(4)正下方，所述射流孔(4)通道朝外逐渐减小且与外部连通。
4.根据权利要求3所述的一种基于合成射流的高层建筑主动流动控制系统，其特征在于：所述射流孔(4)与外界连通处宽2mm、长10mm。
5.根据权利要求3所述的一种基于合成射流的高层建筑主动流动控制系统，其特征在于：若干所述风速仪和合成射流喷射装置与所述主动流动控制器有线或无线连接。
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【技术特征摘要】
1.一种基于合成射流的高层建筑主动流动控制系统，包括若干风速仪、合成射流喷射装置和主动流动控制器，其特征在于：若干所述风速仪通过桅杆固定连接在高层建筑顶端，所述合成射流喷射装置包括若干合成射流阵列，若干所述合成射流阵列设置在高层建筑立面和拐角处，所述主动流动控制器用于接收信息和输出控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于合成射流的高层建筑主动流动控制系统，其特征在于：所述合成射流阵列包括若干合成射流致动器(8)和模块框架(5)，若干合成射流致动器(8)并联，且镶嵌在所述模块框架(5)内部，所述模块框架(5)底端固定连接有连接竖框(7)，所述连接竖框(7)固定连接在高层建筑的建筑墙体(6)上。
3.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗叠峰，翟朗，马永春，张晴雯，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：新型
国别省市：
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