一种大比例和高湍流的风场布置结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于土木工程技术领域，具体涉及一种主要用于所有建筑物、构筑物和大跨桥梁等结构进行风洞试验的前提情况下开展的大气边界层风场调试，通过改变尖劈、粗糙元、挡板等被动装置的不同组合方式，可得到建筑物所需的大比例和高湍流风场的布置结构。
【背景技术】
[0002]大比例、高湍流的风场是一类根据我国《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)规定，利用相似原则，调试与实际大气边界层相似的风场。调试风场是风洞试验的前期准备工作，调试大比例、高湍流的风场难度大，花费时间多，所以优先调试好风场能有效利用风洞，缩短实验时间，节约成本，能满足所有建筑物、构筑物和大跨桥梁等所需的大比例、高湍流的地貌，因此研究大比例和高湍流的风场布置具有重要而现实的意义。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种能得到符合我国《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)规定的平均风速剖面和湍流度剖面的大比例、高湍流的尖劈、粗糙元、挡板的布置方式，即一种大比例和高湍流的风场布置结构。
[0004]本实用新型的目的是通过如下的技术方案来实现的:该大比例和高湍流的风场布置结构，它包括距风洞试验段转盘4.5m处的洞体地面横向间隔均匀布置的数个竖向尖劈，尖劈底部钢板通过螺栓与风洞地面连接；在尖劈的底部通过细铁丝固连有一块锯齿挡板，在尖劈的中上部通过细铁丝固连有另一块横向挡板；在尖劈与风洞试验段的转盘之间设有数排粗糙元，所述粗糙元为三种不同大小的正方体，根据试验要求进行大小、稀密不同的粗糙元布置变换，在接近转盘的位置，粗糙元布置较密；在转盘中心垂直上方设置有三维脉动风速仪，三维脉动风速仪固定在升降仪的横杆上，三维脉动风速仪的探头离地10cm，正对来流方向，升降仪布置在洞体的一侧边上；所述三维脉动风速仪与数据采集系统连接。
[0005]具体的，所述尖劈数量为5个，所述粗糙元布置有23排。
[0006]具体的，所述粗糙元是一块表面平整的正方形木块，在木块底部嵌有一块圆柱形磁铁。
[0007]具体的，所述尖劈包括迎风板、隔板、底板及顶杆；迎风板呈等腰三角形，迎风板和隔板垂直于底板安装在底板上，隔板垂直于迎风板并位于迎风板中心线上；隔板的上端设有顶杆，顶杆的上端设有套筒，套筒与顶杆螺接；所述的底板上设有多个通孔。
[0008]本实用新型利用三角形尖劈来模拟平均风速剖面，增大尖劈底宽来增大底部湍流，横向挡板能增大中上部湍流度，锯齿挡板能增大整个湍流度剖面，特别是底部湍流；粗糙元的尺寸变大和加密布置能增大湍流度剖面，对靠近转盘处的粗糙元进行加密能增大近地面湍流度。本实用新型在只利用尖劈、粗糙元、挡板的基本被动组合装置的前提下，实现试验所得的平均风速剖面和湍流度剖面与我国《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)规定的相吻合，并且湍流度达到40%以上的目的，能实现本实用新型的实用性和节约实验成本、时间的特点。
[0009]由以上可知，本实用新型是一种以尖劈、粗糙元、挡板的基本被动组合装置为基础，根据我国《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)规定的平均风速剖面和湍流度剖面，调试风场，并得到高达40%以上的湍流度。本实用新型使用起来有如下优点:
[0010](I)本实用新型的试验装置从整体上说，成本低、可重复利用、方便储存，且装置结构简单、方便制作，试验效果较好。
[0011](2)本实用新型所得到的湍流度高达40%以上，能较好的得到大比例、高湍流度的风场。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型实施例的整体结构示意图。
[0013]图2是图1中粗糙元的结构示意图。
[0014]图3是图1中尖劈的结构示意图。
[0015]图4是图1中锯齿挡板的结构示意图。
[0016]图5是图1中横向挡板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。
[0018]参见图1，本实施例包括距离风洞试验段转盘I为4.5m处的洞体地面横向间隔均匀布置的5个竖向尖劈2，尖劈2底部钢板通过螺栓与风洞地面连接；尖劈2准确模拟我国《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)规定的A、B、C、D类地貌的平均风速剖面。在尖劈2的底部通过细铁丝固连有锯齿挡板3，在尖劈2的中上部通过细铁丝固连有横向挡板4 ;在距离尖劈2为60cm处布置第一排粗糙元5，粗糙元5交错布置，共布置23排，粗糙元5为三种不同大小的正方体，根据试验要求进行大小、稀密不同的粗糙元布置变换，从图1中可见，在接近转盘I处对粗糙元5进行加密。在转盘I中心垂直上方设置有三维脉动风速仪(图中未画出)，三维脉动风速仪固定在升降仪(图中未画出)的横杆(图中未画出)上，三维脉动风速仪的探头离地10cm，正对来流方向，升降仪布置在洞体的一侧边上；三维脉动风速仪与数据采集系统连接。通过三维脉动风速仪传递给数据采集系统对风洞转盘I中心位置的垂直等距离高度(通过升降仪进行升降，三维脉动风速仪探头距离地面10cm，每隔1cm升一次，升到100cm)进行实时采集。三维脉动风速仪、升降仪均为现有技术，在此不再详述。
[0019]参见图2，粗糙元5包括一块表面平整的正方形木块51，在木块51底部嵌有一块圆柱形磁铁52，磁铁52与木块51的粘接可靠。本实施例的粗糙元5采用本实用新型申请人的另一个专利，在此不再详述。
[0020]参见图3，尖劈2包括迎风板21、隔板22、底板23及顶杆24 ;从图3中可见，迎风板21呈等腰三角形，迎风板21和隔板22垂直于底板23安装在底板23上，隔板22垂直于迎风板21并位于迎风板21的中心线上；隔板22的上端设有顶杆24，顶杆24的上端设有套筒(图中未画出)，套筒与顶杆24螺接；底板23上设有多个通孔25，用于安装螺钉。本实施例的尖劈2采用本实用新型申请人的另一个专利，在此不再详述。
[0021]参见图4、图5，分别是图1中锯齿挡板3、横向挡板4的结构示意图。从图中可见，锯齿挡板3是锯齿形，横向挡板4是长方形。
【主权项】
1.一种大比例和高湍流的风场布置结构，其特征在于:它包括距风洞试验段转盘4.5m处的洞体地面横向间隔均匀布置的数个竖向尖劈，尖劈底部钢板通过螺栓与风洞地面连接；在尖劈的底部通过细铁丝固连有一块锯齿挡板，在尖劈的中上部通过细铁丝固连有另一块横向挡板；在尖劈与风洞试验段的转盘之间设有数排粗糙元，所述粗糙元为三种不同大小的正方体，根据试验要求进行大小、稀密不同的粗糙元布置变换，在接近转盘的位置，粗糙元布置较密；在转盘中心垂直上方设置有三维脉动风速仪，三维脉动风速仪固定在升降仪的横杆上，三维脉动风速仪的探头离地10cm，正对来流方向，升降仪布置在洞体的一侧边上；所述三维脉动风速仪与数据采集系统连接。2.根据权利要求1所述大比例和高湍流的风场布置结构，其特征在于:所述尖劈数量为5个，所述粗糙元布置有23排。3.根据权利要求1或2所述大比例和高湍流的风场布置结构，其特征在于:所述粗糙元包括一块表面平整的正方形木块，在木块底部嵌有一块圆柱形磁铁。4.根据权利要求3所述大比例和高湍流的风场布置结构，其特征在于:所述尖劈包括迎风板、隔板、底板及顶杆；迎风板呈等腰三角形，迎风板和隔板垂直于底板安装在底板上，隔板垂直于迎风板并位于迎风板中心线上；隔板的上端设有顶杆，顶杆的上端设有套筒，套筒与顶杆螺接；所述的底板上设有多个通孔。
【专利摘要】本实用新型公开了一种大比例和高湍流的风场布置结构。它包括在洞体地面横向间隔均匀布置的数个竖向尖劈；在尖劈的底部固连有一块锯齿挡板，在尖劈的中上部固连有另一块横向挡板；在尖劈与风洞试验段的转盘之间设有数排粗糙元，粗糙元为三种不同大小的正方体，根据试验要求进行大小、稀密不同的粗糙元布置变换；在转盘中心垂直上方设置有三维脉动风速仪，三维脉动风速仪固定在升降仪的横杆上，三维脉动风速仪的探头离地10cm，正对来流方向，升降仪布置在洞体的一侧边上；所述三维脉动风速仪与数据采集系统连接。本实用新型成本低、可重复利用、方便储存，且装置结构简单、方便制作，试验效果较好，所得到的湍流度高达40％以上。
【IPC分类】G01M9/04
【公开号】CN204882029
【申请号】CN201520592367
【发明人】戴益民, 许灵波, 吕卫华, 高阳, 蒋荣正, 彭望, 李永贵, 李毅
【申请人】湖南科技大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月7日