本發(fā)明涉及風(fēng)洞試驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及一種大氣邊界層風(fēng)洞。

背景技術(shù)：

隨著大跨屋蓋、超高層建筑、大跨度和超大跨度橋梁等建筑結(jié)構(gòu)形式的發(fā)展，為了滿足這些建筑的設(shè)計(jì)和建造需要，提供可靠的風(fēng)洞試驗(yàn)研究手段，準(zhǔn)確模擬結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造的影響，保證試驗(yàn)精確度，有必要建造用于這些建筑結(jié)構(gòu)形式試驗(yàn)研究的特大型邊界層風(fēng)洞；目前已有的特大型大氣邊界層風(fēng)洞，其內(nèi)部收縮段與試驗(yàn)段之間一般會(huì)設(shè)置有蜂窩器，其占地面積大、造價(jià)昂貴。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種能縮短風(fēng)洞長度的無蜂窩器特大型大氣邊界層風(fēng)洞。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種大氣邊界層風(fēng)洞，包括風(fēng)洞本體和設(shè)置在風(fēng)洞本體上部的回流道；所述風(fēng)洞本體從進(jìn)風(fēng)口到出風(fēng)口依次包括風(fēng)扇段、大開角擴(kuò)散段、穩(wěn)定段、收縮段、試驗(yàn)段和擴(kuò)散段；所述大開角擴(kuò)散段內(nèi)設(shè)置有至少一層防分離網(wǎng)；穩(wěn)定段至少設(shè)置有一層阻尼網(wǎng)。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)風(fēng)口設(shè)置有第一導(dǎo)流片，出風(fēng)口位置設(shè)置有第二導(dǎo)流片。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)風(fēng)口位置還設(shè)置有第一過渡段。

進(jìn)一步的，所述風(fēng)扇段和大開角擴(kuò)散段之間設(shè)置有第二過渡段。

進(jìn)一步的，所述大開角擴(kuò)散段設(shè)置有兩層防分離網(wǎng)，穩(wěn)定段內(nèi)設(shè)置有三層阻尼網(wǎng)。

進(jìn)一步的，所述大開角擴(kuò)散段擴(kuò)散全角為32°。

進(jìn)一步的，所述風(fēng)洞本體為長筒狀結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述擴(kuò)散段上、下壁擴(kuò)散全角為8.69°。

進(jìn)一步的，所述試驗(yàn)段內(nèi)頂壁擴(kuò)開固定擴(kuò)散角為0.22°。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明省略了蜂窩器，縮短了風(fēng)洞的整體長度；

(2)本發(fā)明減少了其整體立面結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)風(fēng)洞相比節(jié)省了300平以上建筑面積，節(jié)約了投資；

(3)本發(fā)明提高了風(fēng)洞的經(jīng)濟(jì)性，結(jié)構(gòu)簡單、施工方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中平均風(fēng)速變化實(shí)測曲線。

圖3為大開角擴(kuò)散段加入阻尼網(wǎng)后流場速度分布cfd模擬結(jié)果示意圖。

圖中：1-第一導(dǎo)流片，2-第一過渡段，3-風(fēng)扇段，4-第二過渡段，5-大開角擴(kuò)散段，6-穩(wěn)定段，7-收縮段，8-試驗(yàn)段，9-擴(kuò)散段，10-第二導(dǎo)流片，11-回流道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如圖1所示，一種大氣邊界層風(fēng)洞，包括風(fēng)洞本體和設(shè)置在風(fēng)洞本體上部的回流道11；所述風(fēng)洞本體從進(jìn)風(fēng)口到出風(fēng)口依次包括風(fēng)扇段3、大開角擴(kuò)散段5、穩(wěn)定段6、收縮段7、試驗(yàn)段8和擴(kuò)散段9；所述大開角擴(kuò)散段5內(nèi)設(shè)置有至少一層阻尼網(wǎng)；穩(wěn)定段6至少設(shè)置有一層防分離網(wǎng)；設(shè)置阻尼網(wǎng)可以降低來流湍流度、防止流動(dòng)分離，保證來流方向的目的。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)風(fēng)口設(shè)置有第一導(dǎo)流片1，出風(fēng)口位置設(shè)置有第二導(dǎo)流片10，導(dǎo)流片是一種防止空氣在急轉(zhuǎn)彎處產(chǎn)生渦流導(dǎo)致氣流不暢，損失能量，產(chǎn)生噪音等弊病的零件。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)風(fēng)口位置還設(shè)置有第一過渡段2，設(shè)置過渡段2是因?yàn)轱L(fēng)扇段3為圓形斷面，進(jìn)風(fēng)口為矩形斷面。

進(jìn)一步的，所述風(fēng)扇段3和大開角擴(kuò)散段5之間設(shè)置有第二過渡段4，設(shè)置過渡段是因?yàn)轱L(fēng)扇段3為圓形斷面，大開角擴(kuò)散段5為矩形斷面。

進(jìn)一步的，所述大開角擴(kuò)散段5設(shè)置有兩層防分離網(wǎng)，穩(wěn)定段6內(nèi)設(shè)置有三層阻尼網(wǎng)，阻尼網(wǎng)作用是穩(wěn)定紊亂不勻的氣流，分割大渦，衰減氣流中的旋渦，提高氣流方向和速度的均勻性。通過數(shù)值模擬分析，5層阻尼網(wǎng)能滿足規(guī)范對于風(fēng)洞流場的要求。

進(jìn)一步的，所述大開角擴(kuò)散段5擴(kuò)散全角為32°。

進(jìn)一步的，所述風(fēng)洞本體為長筒狀結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述擴(kuò)散段5上、下壁擴(kuò)散全角為8.69°，擴(kuò)散段5為22.11m。

進(jìn)一步的，所述試驗(yàn)段8內(nèi)頂壁擴(kuò)開固定擴(kuò)散角為0.22°；試驗(yàn)段8斷面為22.5m寬、4.5m高、36.0m長。

大開角擴(kuò)散段5、穩(wěn)定段6和手縮短7總長度為27.8m；使用時(shí)，風(fēng)經(jīng)進(jìn)風(fēng)口位置設(shè)置的第一導(dǎo)流片1、依次經(jīng)過風(fēng)扇段3、第一過渡段2、風(fēng)扇段3、第二過渡段4、大開角擴(kuò)散段5、穩(wěn)定段6、收縮段7、試驗(yàn)段8和擴(kuò)散段9；然后經(jīng)出風(fēng)口位置設(shè)置的第二導(dǎo)流片10，進(jìn)入其上部的回流道11；回流道11總長度達(dá)120m。

實(shí)施例

采用上述裝置，在10.4m/s的風(fēng)速下進(jìn)行均勻流場測量，數(shù)據(jù)采集分別在風(fēng)洞的不同位置進(jìn)行，其采樣頻率為256hz，時(shí)間為40s；風(fēng)速時(shí)程測量通過一維的熱線風(fēng)速儀完成，采集點(diǎn)高度分別為1.05m和0.45m；測試結(jié)果如圖2所示，空風(fēng)洞中平均風(fēng)速變化率小于1.5％，風(fēng)速均勻穩(wěn)定，流場品質(zhì)能夠滿足各種試驗(yàn)要求；風(fēng)洞動(dòng)壓場系數(shù)μ≤2％，氣流偏角≤0.5，動(dòng)壓穩(wěn)定性δq/q≤1％，紊流度ε≤1％，軸向靜壓梯度滿足國內(nèi)規(guī)范要求。

對上述風(fēng)洞的回流道11、風(fēng)洞出入口氣流對試驗(yàn)段流場品質(zhì)的影響、試驗(yàn)段流場以及大擴(kuò)散角、防分裂阻尼網(wǎng)的效果使用cfx軟件進(jìn)行了計(jì)算并對輪廓進(jìn)行了優(yōu)選；從圖3可以清晰的看出大開角擴(kuò)散段5的第三小擴(kuò)散段兩端氣流出現(xiàn)了一些局部分離，但經(jīng)過2～3道阻尼網(wǎng)后，氣流逐漸均勻；從以上計(jì)算結(jié)果看，本發(fā)明設(shè)計(jì)的氣動(dòng)布局是成功的，完全可以滿足設(shè)計(jì)要求。

蜂窩器和阻尼網(wǎng)同屬于風(fēng)洞布局中的整流裝置，有著相似的整流作用，傳統(tǒng)風(fēng)洞布局在穩(wěn)定段布置蜂窩器和阻尼網(wǎng)，大擴(kuò)散段內(nèi)未設(shè)置阻尼網(wǎng)，本發(fā)明通過在大開角擴(kuò)散段5安裝三層防分離網(wǎng)，穩(wěn)定段6安裝兩層阻尼網(wǎng)，省略了蜂窩器的設(shè)置，同樣達(dá)到了傳統(tǒng)風(fēng)洞布局的氣動(dòng)要求；并且縮短了風(fēng)洞的整體長度，在傳統(tǒng)風(fēng)洞蜂窩器的立面布置上節(jié)省了300平米以上的建筑面積，節(jié)約了300萬投資，顯著提高了風(fēng)洞的經(jīng)濟(jì)性，在特大型大氣邊界層風(fēng)洞建設(shè)中已成功應(yīng)用，推廣價(jià)值大。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種大氣邊界層風(fēng)洞，包括風(fēng)洞本體和設(shè)置在風(fēng)洞本體上部的回流道；所述風(fēng)洞本體從進(jìn)風(fēng)口到出風(fēng)口依次包括風(fēng)扇段、大開角擴(kuò)散段、穩(wěn)定段、收縮段、試驗(yàn)段和擴(kuò)散段；所述大開角擴(kuò)散段內(nèi)設(shè)置有至少一層防分離網(wǎng)；穩(wěn)定段至少設(shè)置有一層阻尼網(wǎng)；本發(fā)明省略了蜂窩器，縮短了風(fēng)洞的整體長度，節(jié)約了建筑面積，從而節(jié)省投資提高其經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)研發(fā)人員：廖海黎;李明水;李志國;陳淳;馬存明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西南交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.12
技術(shù)公布日：2017.08.22