[實(shí)用新型]一種模擬多種極端風(fēng)場(chǎng)的多風(fēng)扇陣列風(fēng)洞

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201920549910.3
• 申請(qǐng)日: 2019-04-22
• 公開（公告）號(hào): CN210089971U
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚裕;李先影;吳洪濤;柯世堂;陳彬;易弢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M9/02
• 分類號(hào): G01M9/02;G01M9/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

本實(shí)用新型涉及一種模擬多種極端風(fēng)場(chǎng)的多風(fēng)扇陣列風(fēng)洞，包括風(fēng)塔、多風(fēng)扇陣列、排氣裝置、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和法蘭。風(fēng)塔頂層中心位置安裝頂部單風(fēng)扇，風(fēng)塔底部沿周向安裝單層第一底部單風(fēng)扇，風(fēng)塔側(cè)壁的一側(cè)安裝多層多個(gè)第二底部單風(fēng)扇，風(fēng)塔側(cè)壁另一側(cè)設(shè)有排氣裝置。頂部單風(fēng)扇和第一底部單風(fēng)扇通過轉(zhuǎn)動(dòng)裝置與風(fēng)塔壁連接，且所有單風(fēng)扇均能實(shí)現(xiàn)吹氣和吸氣功能，能夠?qū)崿F(xiàn)龍卷風(fēng)、下?lián)舯┝鳌⒊B(tài)風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)(尤其是高湍流強(qiáng)度的臺(tái)風(fēng))的模擬。通過單風(fēng)扇段轉(zhuǎn)動(dòng)不僅能夠調(diào)節(jié)龍卷風(fēng)和下?lián)舯┝黠L(fēng)場(chǎng)的渦流比，而且能夠使風(fēng)柱產(chǎn)生扭曲變形；通過控制單風(fēng)扇段的脈動(dòng)參數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)不同湍流特征的脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)模擬。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種流體力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多風(fēng)扇陣列風(fēng)洞。

背景技術(shù)

龍卷風(fēng)是由空氣劇烈對(duì)流產(chǎn)生的一種高速旋轉(zhuǎn)的移動(dòng)風(fēng)暴，具有持續(xù)時(shí)間短、風(fēng)力大、破壞力強(qiáng)和難以預(yù)測(cè)等特點(diǎn)。目前，對(duì)于龍卷風(fēng)試驗(yàn)室物理模擬裝置大多數(shù)都是基于Ward型模擬系統(tǒng)的原理建造。Ward型模擬系統(tǒng)雖然能夠模擬多種類似龍卷風(fēng)的渦旋風(fēng)場(chǎng)，但該系統(tǒng)難以調(diào)整龍卷風(fēng)的渦流比。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，日本宮崎大學(xué)的A.Nishi研制了一種多風(fēng)扇陣列風(fēng)洞，該風(fēng)洞主要能夠模擬常態(tài)風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)。美國IBHS ResearchCenter的多風(fēng)扇陣列風(fēng)洞，主要用于對(duì)臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)的模擬。中國同濟(jì)大學(xué)的多風(fēng)扇陣列風(fēng)洞(TJ-5)與日本宮崎大學(xué)的多風(fēng)扇陣列風(fēng)洞類似，主要能夠模擬常態(tài)風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)。加拿大西安大略大學(xué)的龍卷風(fēng)風(fēng)洞(WindEEE Dome)，擁有106個(gè)風(fēng)扇，采用正六邊形設(shè)計(jì)，可模擬龍卷風(fēng)和下?lián)舯┝黠L(fēng)場(chǎng)，但是該風(fēng)洞無法模擬龍卷風(fēng)風(fēng)柱可扭曲變形以及渦流比可變的龍卷風(fēng)風(fēng)場(chǎng)。上述多風(fēng)扇陣列風(fēng)洞模擬功能較為單一，應(yīng)用領(lǐng)域受限。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種新型的模擬多種極端風(fēng)場(chǎng)的多風(fēng)扇陣列風(fēng)洞，能夠模擬出龍卷風(fēng)、下?lián)舯┝鳌⒊B(tài)風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)(尤其是高湍流強(qiáng)度的臺(tái)風(fēng))風(fēng)場(chǎng)。不僅能夠調(diào)節(jié)龍卷風(fēng)和下?lián)舯┝黠L(fēng)場(chǎng)的渦流比、使風(fēng)柱產(chǎn)生扭曲變形，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同湍流特征的脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)模擬。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明多風(fēng)扇陣列風(fēng)洞采用以下技術(shù)方案。

一種模擬多種極端風(fēng)場(chǎng)的多風(fēng)扇陣列風(fēng)洞，包括風(fēng)塔、位于風(fēng)塔頂部中心位置的頂部單風(fēng)扇、位于風(fēng)塔側(cè)壁底部位置的若干底部單風(fēng)扇；所述風(fēng)塔頂部設(shè)有收容頂部單風(fēng)扇的開口，頂部單風(fēng)扇安裝在該開口中，且頂部單風(fēng)扇對(duì)風(fēng)塔內(nèi)部吹氣或吸氣；開口兩側(cè)設(shè)有用以驅(qū)動(dòng)頂部單風(fēng)扇俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)的第一轉(zhuǎn)動(dòng)裝置；

所述若干底部單風(fēng)扇包括最下端沿風(fēng)塔周向形成一圈排列的若干第一底部單風(fēng)扇以及自下而上多行多列排列的若干第二底部單風(fēng)扇；所述若干第二底部單風(fēng)扇位于風(fēng)塔一側(cè)，而風(fēng)塔另一側(cè)設(shè)有與若干第二底部單風(fēng)扇相對(duì)的排氣裝置；

所述風(fēng)塔側(cè)壁上還設(shè)有與第一底部單風(fēng)扇一一對(duì)應(yīng)的第二轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，該第二轉(zhuǎn)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)第一底部單風(fēng)扇的軸向在水平方向及豎直方向之間擺動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括第一電機(jī)、第一蝸輪蝸桿系統(tǒng)、第一連接件，所述頂部單風(fēng)扇外側(cè)周向連接有法蘭，所述第一連接件與法蘭連接，第一電機(jī)通過第一渦輪蝸桿系統(tǒng)與第一連接件形成聯(lián)動(dòng)，第一連接件通過第一電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)頂部單風(fēng)扇俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述第一電機(jī)輸出軸通過第一聯(lián)軸器與第一渦輪蝸桿系統(tǒng)內(nèi)的蝸桿同軸連接，所述第一渦輪蝸桿系統(tǒng)內(nèi)的渦輪軸向連接所述第一連接件。

進(jìn)一步的，所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括弧形活動(dòng)基座、位于弧形活動(dòng)基座兩端內(nèi)側(cè)的兩個(gè)支撐臂，其中支撐臂包括第二電機(jī)、第二蝸輪蝸桿系統(tǒng)、第二連接件，第二連接件與第二底部單風(fēng)扇連接；第二電機(jī)通過第二渦輪蝸桿系統(tǒng)與第二連接件形成聯(lián)動(dòng)，第二連接件通過第二電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)第一底部單風(fēng)扇的軸向在豎直方向之間擺動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述第二電機(jī)輸出軸通過第二聯(lián)軸器與第二渦輪蝸桿系統(tǒng)內(nèi)的蝸桿同軸連接，所述第二渦輪蝸桿系統(tǒng)內(nèi)的渦輪軸向連接所述第二連接件。