[发明专利]背景风与移动下击暴流耦合的物理模拟方法

说明书

本发明公开了一种背景风与移动下击暴流耦合的物理模拟方法，包括如下步骤：1)将试验模型结构安装在试验台上；2)开启风洞风机，在风洞流道内形成设定流速的背景风，待背景风风场特性稳定后，测量生成的背景风的流场特性；3)启动下击暴流模拟器模拟设定风力大小的下击暴流，并设定下击暴流模拟器的移动路径，利用下击暴流模拟器移动装置驱动下击暴流模拟器移动，并使下击暴流模拟器的移动路径由远及近或由近及远地经过试验模型结构；4)测量背景风与移动状态下的下击暴流耦合后的风场特性和试验模型结构在不同的下击暴流风场距离条件下受到的耦合载荷。能够更好地研究在下击暴流和背景风耦合作用下的风场特性和耦合载荷。

技术领域

本发明属于风洞技术领域，具体的为一种背景风与移动下击暴流耦合的物理模拟方法。

背景技术

下击暴流是伴随雷暴发生的一种局部强对流天气现象，背景风是指大气边界层下的风。作为极端风荷载，下击暴流对输电线塔、大跨空间与悬挑屋盖等多种建筑结构造成了十分惊人的破坏，给社会带来了严重的人员伤亡和巨大的财产损失。近年来，伴随计算机科学技术的迅猛发展，CFD数值方法已逐渐成为结构风工程界研究下击暴流近地风场及风剖面特征的主要方法。但由于下击暴流风场较为复杂，单纯的数值仿真很难得到令人满意的结果。相比而言，实验模拟则是揭示下击暴流作用特征的更为行之有效的途径。目前的风洞试验模拟常限于仅考虑由下击暴流造成的风场，而未能考虑大气边界层风场的影响。然而在现实中，下击暴流与背景风是同时存在的，在进行建筑结构的抗下击暴流设计时，须考虑背景风(或季候风)与移动状态下的击暴流的耦合作用影响，而现有的装置和模拟方法无法准确模拟出实际下击暴流灾害发生时的风场。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种背景风与移动下击暴流耦合的物理模拟方法，能够在考虑背景风的作用下，通过模拟移动状态下的下击暴流，能够更好地研究在下击暴流和背景风耦合作用下的风场特性和耦合载荷。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种背景风与移动下击暴流耦合的物理模拟方法，包括如下步骤：

1)将试验模型结构安装在试验台上；

2)开启风洞风机，在风洞流道内形成设定流速的背景风，待背景风风场特性稳定后，测量生成的背景风的流场特性；

3)启动下击暴流模拟器模拟设定风力大小的下击暴流，并设定下击暴流模拟器的移动路径，利用下击暴流模拟器移动装置驱动下击暴流模拟器移动，并使下击暴流模拟器的移动路径由远及近或由近及远地经过试验模型结构；

4)测量背景风与移动状态下的下击暴流耦合后的风场特性和试验模型结构在不同的下击暴流风场距离条件下受到的耦合载荷。

进一步，所述步骤2)中，风洞风机的转速逐级递增，直至在风洞流道内形成设定流速的背景风，并采用眼镜蛇风速探测仪测量生成的背景风的流场特性。

进一步，所述步骤4)中，采用眼镜蛇风速探测仪测量背景风与移动状态下的下击暴流耦合后的风场特性，并利用压力扫描阀测量试验模型结构受到的耦合载荷。

进一步，所述下击暴流模拟器移动装置包括设置在所述风洞流道顶面并位于所述试验台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；

所述下击暴流模拟器移动装置包括与所述模拟风口同步移动的下击暴流模拟器安装架，所述下击暴流模拟器安装在所述下击暴流模拟器安装架上。