[发明专利]一种综合环境风洞模拟装置

说明书

技术领域

本发明属于环境风洞模拟装置领域，具体涉及一种综合环境风洞模拟装置。

背景技术

风雪、暴风雨、地震均是会对建筑或桥梁结构造成破坏性影响的恶劣环境，尤其是多种环境综合作用时，毁灭性更大。风雪环境，会造成诸如大跨结构屋盖积雪的不均匀分布，很容易引起结构局部失稳从而导致整体坍塌破坏；暴风雨环境，会造成如建筑侵蚀或根基松动失稳的情况；地震环境，其造成的破坏性不言而喻。在局部区域发生地震时，空气中会增加大量的粉尘、微粒；地震巨大的冲击波也不断向空中释放能量，扰动震区上空的空气，使震区上空大量的凝结核与水汽分子不断碰撞，形成暴雨，若天气寒冷，则会降雪。

当前对于环境的风洞实验装置有单独模拟风雪环境、暴风雨环境或地震环境的，但缺少能够模拟综合环境的风洞试验系统，因此不能对风雪地震、暴风雨地震共同作用的极端恶劣，但又真实存在的环境进行风洞模拟。目前仅限于基于经典假设的数值模拟分析，使得数值模拟方法的可靠性及精确性还有待商榷，同时也限制了数值模拟方法的发展。

因此，有必要研究出一种综合环境风洞模拟装置，提出合理的抗风雪地震、暴风雨地震的设计方法，提高结构在极端恶劣环境中的安全性，其具有重大的实际意义和理论研究价值。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种综合环境风洞模拟装置，以模拟风雪地震、暴风雨地震综合环境对建造或桥梁的影响。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种综合环境风洞模拟装置，包括顺次设置的动力段、雪花发生段和测试段，所述动力段内设有风机；所述雪花发生段前后端周向设有内侧带若干喷嘴的液氮喷环和水雾喷环，所述液氮喷环与液氮源管连接，所述水雾喷环通过水雾发生器与水源管连接；所述测试段内设有承载实验模型的平台，所述平台下方连有震动发生器，上方设有淋雨装置；所述淋雨装置通过压力泵与水源连接。

优选的，所述震动发生器包括底座及六个伸缩筒，每个伸缩筒上下两端均设有分别与平台和底座连接的万向铰链。

优选的，所述伸缩筒为电动缸、油缸或气缸中任意一种。

优选的，所述淋雨装置包括与压力泵连通的管板和与管板连通并设置在其下方的若喷头；所述管板中部通过万向球铰支座与测试段上壁连接，管板四边通过电动伸缩杆与测试段上壁连接。

优选的，还包括顺次设置在动力段和雪花发生段之间的扩散段和稳定段；所述扩散段内径沿进风方向逐渐扩大至与稳定段内径相同；所述稳定段内径与雪花发生段内径相同。

优选的，所述稳定段和雪花发生段内壁设有表面呈现螺旋凹凸状的来福线套筒。

优选的，还包括设置在雪花发生段和测试段之间的混合收缩段；所述混合收缩段内径沿进风方向逐渐缩小至与测试段内径相同。

优选的，所述平台通过皮革套与测试段下壁密封连接。

优选的，所述测试段入口处设有温度风量检测器。

优选的，所述风机上设有风力控制阀；所述液氮源和水源出口处分别设有液氮控制阀和水源控制阀。

本发明的有益效果在于：

1、本发明可实现模拟并测试风雪地震、暴风雨地震综合环境对建造或桥梁的影响。

2、本发明震动发生器可带动平台做六自由度方向的运动，能更完整模拟地震波，如纵波、横波、面波，使本装置地震模拟情况更加真实。

3、本发明压力泵可通过对降水压力的增加，真实的模拟雨水由高空自由落地加速落向地面时所具有的冲量状态。

4、本发明采用的扩散段、稳定段和混合收缩段可使气流及风速更加稳定。

5、本发明采用的温度风量检测器及多个控制阀，可实现对风雪流量及温度的调控，根据实验人员的实用需求，设定风洞输入环境的条件值更为灵活。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明整体结构示意图；

图2为M区域局部放大示意图；

图3为N区域局部放大示意图。

附图中标记如下：动力段1、风机11、风力控制阀111、雪花发生段2、液氮喷环21、水雾喷环22、喷嘴23、液氮源24、液氮控制阀241、水雾发生器25、水源26、水源控制阀261、来福线套筒27、测试段3、实验模型31、平台32、皮革套33、温度风量检测器34、震动发生器4、底座41、伸缩筒42、万向铰链43、淋雨装置5、管板51、喷头52、万向球铰支座53、电动伸缩杆54、压力泵6、扩散段7、稳定段8、混合收缩段9。

具体实施方式