一种突风移动式下击暴流的模拟实验装置

本发明涉及风洞实验，尤其涉及一种突风移动式下击暴流的模拟实验装置。

背景技术：

1、下击暴流是一种强烈的局地性气象现象，通常伴随着极强的突风效应，对建筑物、交通设施及农业生产等构成极大威胁；为了研究和模拟下击暴流对不同结构的影响，现有的实验模拟多采用冲击射流装置。

2、然而，这些装置普遍存在出流控制机制不够灵活的问题，难以准确模拟真实气象中下击暴流突风的多变风场，尤其是在同时考虑突风和移动效应时存在明显不足；例如，在某些建筑风洞实验中，由于现有装置难以生成特定的风场模式，导致测试结果偏差较大，因此，本发明提出一种突风移动式下击暴流的模拟实验装置以解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提出一种突风移动式下击暴流的模拟实验装置，该突风移动式下击暴流的模拟实验装置通过主控机控制伺服电机精准的独立调整每一组导流板的位置和速度，从而生成与真实气象条件高度一致的下击暴流风场，能灵活应对多种风场条件，模拟多种风场条件下的下击暴流突风效应，增加了装置的灵活性，提升装置适用范围，同时由于机械的高精度控制，增加了实验的可重复性，实验结果波动大大降低。

2、为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种突风移动式下击暴流的模拟实验装置，包括支撑钢架、传动带、固定横板、导向移动槽、移动平台、射流机构、液压缓冲器和测试平台，所述支撑钢架上设置有传动带，所述传动带下方的支撑钢架上设置有固定横板，所述固定横板上设置有导向移动槽，所述导向移动槽中与传动带之间连接有移动平台，移动平台上侧与传动带下侧面固定连接，同时与导向移动槽滑动适配，所述移动平台下侧设置有射流机构，所述固定横板上两端固定设置有液压缓冲器，所述射流机构正下方的支撑钢架上设置有测试平台。

3、进一步改进在于：所述射流机构包括固定风筒、进风口、射流喷嘴、出风口、风机、驱动机构、突风挡片和导流板，所述移动平台下方固定设置有固定风筒，所述固定风筒一侧设置有进风口，另一侧设置有出风口，所述固定风筒下方设置有射流喷嘴，所述进风口中设置有风机，所述射流喷嘴上方的固定风筒内通过驱动机构设置有导流板和突风挡片。

4、进一步改进在于：所述驱动机构包括驱动电机、伺服电机、传动轴、锥齿轮和调节轴，所述固定风筒上设置有驱动电机，所述固定风筒侧面分布有伺服电机，所述驱动电机输出端设置有传动轴，所述传动轴上分布有锥齿轮，所述出风口和射流喷嘴上方的固定风筒内分布有调节轴，所述调节轴一端伸出固定风筒设置有锥齿轮，与传动轴上的锥齿轮啮合传动，所述突风挡片和导流板与调节轴固定连接，所述导流板连接的调节轴与伺服电机输出端连接。

5、进一步改进在于：所述出风口处的调节轴竖直方向平行分布，所述突风挡片与其固定连接，所述射流喷嘴上方的调节轴斜向平行分布，所述导流板与其固定连接，所述射流喷嘴上方的调节轴另一端部设置有反馈编码器。

6、进一步改进在于：所述支撑钢架一侧设置有主控器和台式计算机，所述台式计算机与主控器电性连接，所述传动带和射流机构与主控器电性连接，所述主控器中内置有控制系统。

7、进一步改进在于：所述控制系统包括参数设定模块、控制反馈模块和采集分析模块，所述参数设定模块用于设定射流机构运行参数，所述控制反馈模块用于根据设定的参数控制射流机构的运行及运行状态的反馈检测以生成不同的风场模式，所述采集分析模块用于采集模拟数据分析风场条件对实验模型的影响情况。

8、进一步改进在于：所述参数设定模块是基于台式计算机实现的，所述控制反馈模块包括运行控制子模块、状态反馈子模块和调整控制子模块，所述运行控制子模块用于根据设定的参数控制射流机构执行移动及调节，所述状态反馈子模块基于反馈编码器检测导流板的位置信息，所述调整控制子模块用于根据状态反馈子模块获取的导流板位置信息及主控器参数变化信息对导流板进行位置实时控制调整。

9、进一步改进在于：所述采集分析模块包括参数获取子模块和分析输出子模块，所述参数获取子模块基于多组传感器获取模拟过程中各参数变化数据，所述分析输出子模块用于根据获取的参数变化数据分析并输出不同的风场条件对实验模型影响的结果数据。

10、本发明的有益效果为：本发明通过主控机控制伺服电机精准的独立调整每一组导流板的位置和速度，从而生成与真实气象条件高度一致的下击暴流风场，能灵活应对多种风场条件，模拟多种风场条件下的下击暴流突风效应，增加了装置的灵活性，提升装置适用范围，同时由于机械的高精度控制，增加了实验的可重复性，实验结果波动大大降低；

11、装置应用时，高精度的调整和高灵活性控制，有助于降低实验成本，提升建筑设计的强度，具备重要的社会效益。

技术特征：

1.一种突风移动式下击暴流的模拟实验装置，其特征在于：包括支撑钢架(1)、传动带(2)、固定横板(3)、导向移动槽(4)、移动平台(5)、射流机构、液压缓冲器(6)和测试平台(7)，所述支撑钢架(1)上设有传动带(2)，所述传动带(2)下方的支撑钢架(1)上设有固定横板(3)，所述固定横板(3)上设有导向移动槽(4)，所述导向移动槽(4)中与传动带(2)之间连接有移动平台(5)，所述移动平台(5)下侧设有射流机构，所述固定横板(3)上两端设有液压缓冲器(6)，所述射流机构正下方的支撑钢架(1)上设有测试平台(7)。

2.根据权利要求1所述的一种突风移动式下击暴流的模拟实验装置，其特征在于：所述射流机构包括固定风筒(8)、进风口(9)、射流喷嘴(10)、出风口(11)、风机(12)、驱动机构、突风挡片(13)和导流板(14)，所述移动平台(5)下方设有固定风筒(8)，所述固定风筒(8)一侧设有进风口(9)，另一侧设有出风口(11)，所述固定风筒(8)下方设有射流喷嘴(10)，所述进风口(9)中设有风机(12)，所述射流喷嘴(10)上方的固定风筒(8)内通过驱动机构设有导流板(14)和突风挡片(13)。

3.根据权利要求2所述的一种突风移动式下击暴流的模拟实验装置，其特征在于：所述驱动机构包括驱动电机(15)、伺服电机(16)、传动轴(17)、锥齿轮(18)和调节轴(19)，所述固定风筒(8)上设有驱动电机(15)，所述固定风筒(8)侧面分布有伺服电机(16)，所述驱动电机(15)输出端设有传动轴(17)，所述传动轴(17)上分布有锥齿轮(18)，所述出风口(11)和射流喷嘴(10)上方的固定风筒(8)内分布有调节轴(19)，所述调节轴(19)一端伸出固定风筒设有锥齿轮(18)，与传动轴(17)上的锥齿轮(18)啮合传动，所述突风挡片(13)和导流板(14)与调节轴(19)固定连接，所述导流板(14)连接的调节轴(19)与伺服电机(16)输出端连接。

4.根据权利要求3所述的一种突风移动式下击暴流的模拟实验装置，其特征在于：所述出风口(11)处的调节轴(19)竖直方向平行分布，所述突风挡片(13)与其固定连接，所述射流喷嘴(10)上方的调节轴(19)斜向平行分布，所述导流板(14)其固定连接，所述射流喷嘴(10)上方的调节轴(19)另一端部设有反馈编码器(20)。

5.根据权利要求1所述的一种突风移动式下击暴流的模拟实验装置，其特征在于：：所述支撑钢架(1)一侧设有主控器(21)和台式计算机(22)，所述台式计算机(22)与主控器(21)电性连接，所述传动带(2)和射流机构与主控器(21)电性连接，所述主控器(21)中内置有控制系统。

6.根据权利要求5所述的一种突风移动式下击暴流的模拟实验装置，其特征在于：所述控制系统包括参数设定模块、控制反馈模块和采集分析模块，所述参数设定模块用于设定射流机构运行参数，所述控制反馈模块用于根据设定的参数控制射流机构的运行及运行状态的反馈检测以生成不同的风场模式，所述采集分析模块用于采集模拟数据分析风场条件对实验模型的影响情况。

7.根据权利要求6所述的一种突风移动式下击暴流的模拟实验装置，其特征在于：所述参数设定模块是基于台式计算机(22)实现的，所述控制反馈模块包括运行控制子模块、状态反馈子模块和调整控制子模块，所述运行控制子模块用于根据设定的参数控制射流机构执行移动及调节，所述状态反馈子模块基于反馈编码器(20)检测导流板(14)的位置信息，所述调整控制子模块用于根据状态反馈子模块获取的导流板(14)位置信息及主控器(21)参数变化信息对导流板(14)进行位置实时控制调整。

8.根据权利要求6所述的一种突风移动式下击暴流的模拟实验装置，其特征在于：所述采集分析模块包括参数获取子模块和分析输出子模块，所述参数获取子模块基于多组传感器获取模拟过程中各参数变化数据，所述分析输出子模块用于根据获取的参数变化数据分析并输出不同的风场条件对实验模型影响的结果数据。

技术总结
本发明公开一种突风移动式下击暴流的模拟实验装置，包括支撑钢架上设有传动带，传动带下方的支撑钢架上设有固定横板，固定横板上设有导向移动槽，导向移动槽中与传动带之间连接有移动平台，移动平台下侧设有射流机构，固定横板上两端设有液压缓冲器，射流机构正下方的支撑钢架上设有测试平台；本发明通过主控机控制伺服电机精准的独立调整每一组导流板的位置和速度，从而生成与真实气象条件高度一致的下击暴流风场，能灵活应对多种风场条件，模拟多种风场条件下的下击暴流突风效应，增加了装置的灵活性，提升装置适用范围，同时由于机械的高精度控制，增加了实验的可重复性，实验结果波动大大降低。

技术研发人员：方智远,虞跨海,盛向前,郭颖,蔡俊超,候超,杨泷筌
受保护的技术使用者：河南科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17