[发明专利]模拟背景风和波浪联合作用的移动龙卷风风洞

说明书

本发明公开了一种模拟背景风和波浪联合作用的移动龙卷风风洞，包括：风洞流道；风洞风机，用于产生背景风；波浪槽，用于模拟波浪；龙卷风模拟装置，用于模拟移动状态下的龙卷风；风洞流道的顶面设有位于波浪槽上方的模拟试验通孔，模拟试验通孔上安装设有二维平面移动装置；二维平面移动装置包括覆盖在模拟试验通孔上的软质遮挡带，软质遮挡带上设有模拟风口，且软质遮挡带的两端分别设有模拟风口移动机构；模拟风口移动机构包括用于收放卷软质遮挡带的收放卷辊和用于驱动收放卷辊沿其轴向方向移动的轴向移动机构；龙卷风模拟装置包括与模拟风口同步移动的龙卷风模拟器安装架，龙卷风模拟器安装架上安装设有龙卷风模拟器。

技术领域

本发明属于风洞技术领域，具体的为一种模拟背景风和波浪联合作用的移动龙卷风风洞。

背景技术

海洋环境中有丰富的资源，在当今全球资源、能源供应紧张与人口迅速增长的矛盾日益突出的情况下，开发及利用海洋资源已经是全球经济发展的趋势。但海洋环境十分复杂，时常面临多种荷载耦合作用对海洋工程带来损坏。其中就存在龙卷风、波浪和背景风三者耦合作用的情况。龙卷风是大气中最强烈的涡旋现象，局部产生很强的风力和较大的气压变化，还常伴随着雷暴和强降水等灾害天气，破坏力极大。波浪荷载是由波浪水质点与结构的相对运动所引起的，是一种随机性运动，很难在用数学模型进行准确描述。背景风是指大气边界层下的风。

目前，分析波浪荷载与龙卷风风荷载在背景风下对结构的耦合作用的方法，是采用先单独分析波浪荷载、龙卷风荷载或背景风荷载对结构的作用，再通过叠加的方式，来分析不同荷载耦合作用对结构的响应。这种单独分析再组合的方法，无法考虑几种荷载之间的相互影响、相互耦合的效应。而且在实际情况中，龙卷风发生时的风场特性是随时间和空间的变化的，波浪荷载也是种随机性运动。因此，现有的技术方法既无法考虑多种荷载的相互作用及耦合效应，同时也无法模拟荷载随空间、时间的变化情况，从而无法得到多种荷载耦合作用效应下结构的真实响应。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种模拟背景风和波浪联合作用的移动龙卷风风洞，能够模拟在背景风下的龙卷风风荷载以及波浪荷载对结构的耦合作用，并能考虑龙卷风和波浪荷载的随机性，更准确的分析结构在背景风及两种不同荷载耦合作用下的真实响应情况。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种模拟背景风和波浪联合作用的移动龙卷风风洞，包括：

风洞流道；

风洞风机，设置在所述风洞流道内并用于产生背景风；

波浪槽，设置在所述风洞流道的底面上并用于模拟波浪；

龙卷风模拟装置，用于模拟移动状态下的龙卷风；

所述风洞流道的顶面设有位于所述波浪槽上方的模拟试验通孔，所述模拟试验通孔上安装设有二维平面移动装置；

所述二维平面移动装置包括覆盖在所述模拟试验通孔上的软质遮挡带，所述软质遮挡带上设有模拟风口，且所述软质遮挡带的两端分别设有用于驱动其移动并使所述模拟风口在所述模拟试验通孔区域内做二维平面移动的模拟风口移动机构；

所述模拟风口移动机构包括用于收放卷所述软质遮挡带的收放卷辊和用于驱动所述收放卷辊沿其轴向方向移动的轴向移动机构；

所述龙卷风模拟装置包括与所述模拟风口同步移动的龙卷风模拟器安装架，所述龙卷风模拟器安装架上安装设有用于模拟龙卷风的龙卷风模拟器。

进一步，所述收放卷辊上设有用于驱动其转动进而收卷或放卷所述软质遮挡带的收放卷驱动机构；所述收放卷驱动机构包括收放卷电机和与所述收放卷电机传动连接的收放卷变速箱，所述收放卷变速箱的输出轴与所述收放卷辊传动连接。