[实用新型]一种新型多风扇阵列龙卷风风洞

说明书

本实用新型涉及一种新型多风扇阵列龙卷风风洞，包括风塔、多风扇阵列、转动装置和法兰。风塔顶层中心位置安装顶部单风扇，风塔底部沿周向安装底部单风扇。顶部单风扇和底部单风扇通过转动装置与风塔壁连接，且所有单风扇均能实现吹气和吸气功能，可以使龙卷风风柱发生扭曲变形，从而模拟自然界扭曲变形的龙卷风风场；顶部单风扇同时通过滑块和直线导轨做直线运动，实现龙卷风风场水平移动；通过底部单风扇转动，调节入流区气流的入射角，可获得不同涡流比的龙卷风风场。本实用新型能够模拟龙卷风风柱可扭曲变形、可水平移动、涡流比可变的龙卷风风场。

技术领域

本实用新型涉及一种流体力学技术领域，尤其涉及一种多风扇阵列龙卷风风洞。

背景技术

龙卷风是由空气剧烈对流产生的一种高速旋转的移动风暴，具有持续时间短、风力大、破坏力强和难以预测等特点。目前，对于龙卷风试验室物理模拟装置大多数都是基于Ward型模拟系统的原理建造。Ward型模拟系统虽然能够模拟多种类似龙卷风的涡旋风场，但该系统难以调整龙卷风的涡流比。随着科学技术的发展，日本宫崎大学的A.Nishi研制了一种多风扇阵列风洞，该风洞主要能够模拟常态风和脉动风风场。美国IBHS ResearchCenter的多风扇阵列风洞，主要用于对台风风场的模拟。中国同济大学的多风扇阵列风洞(TJ-5)与日本宫崎大学的多风扇阵列风洞类似，主要能够模拟常态风和脉动风风场。加拿大西安大略大学的龙卷风风洞(WindEEE Dome)，拥有106个风扇，采用正六边形设计，可模拟龙卷风和下击暴流风场，但是该风洞无法模拟龙卷风风柱可扭曲变形以及涡流比可变的龙卷风风场。上述多风扇阵列风洞模拟功能较为单一，应用领域受限。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种新型多风扇阵列龙卷风风洞，能够模拟出龙卷风风柱可扭曲变形以及涡流比可变的龙卷风风场。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型的新型多风扇阵列龙卷风风洞采用以下技术方案。

一种新型多风扇阵列龙卷风风洞，包括风塔、位于风塔顶部中心位置的顶部单风扇、位于风塔侧壁底部位置的若干底部单风扇；所述风塔顶部设有收容顶部单风扇的开口，顶部单风扇安装在该开口中，且顶部单风扇对风塔内部吹气或吸气；风塔顶部在开口两侧凹设有直线导轨；而顶部单风扇的两侧设有与直线导轨对应配合的滑块，所述滑块在导轨内直线移动，滑块内还用以驱动顶部单风扇俯仰转动的第一转动装置；

所述若干底部单风扇沿风塔周向均匀排列一圈；所述风塔侧壁上还设有与底部单风扇一一对应的第二转动装置，该第二转动装置驱动底部单风扇的轴向在水平方向及竖直方向之间摆动。

进一步的，所述第一转动装置包括第一电机、第一蜗轮蜗杆系统、第一连接件，所述顶部单风扇外侧周向连接有法兰，所述第一连接件与法兰连接，第一电机通过第一涡轮蜗杆系统与第一连接件形成联动，第一连接件通过第一电机转动驱动顶部单风扇俯仰转动。

进一步的，所述第一电机输出轴通过第一联轴器与第一涡轮蜗杆系统内的蜗杆同轴连接，所述第一涡轮蜗杆系统内的涡轮轴向连接所述第一连接件。

进一步的，所述第二转动装置包括弧形活动基座、位于弧形活动基座两端内侧的两个支撑臂，其中支撑臂包括第二电机、第二蜗轮蜗杆系统、第二连接件，第二连接件与第二底部单风扇连接；第二电机通过第二涡轮蜗杆系统与第二连接件形成联动，第二连接件通过第二电机转动驱动底部单风扇的轴向在水平方向及竖直方向之间摆动。

进一步的，所述第二电机输出轴通过第二联轴器与第二涡轮蜗杆系统内的蜗杆同轴连接，所述第二涡轮蜗杆系统内的涡轮轴向连接所述第二连接件。

有益效果：本实用新型的新型多风扇阵列龙卷风风洞通过设置顶部单风扇、底部单风扇、；并且顶部单风扇可俯仰转动以及直线移动、底部单风扇的轴向在水平方向及竖直方向之间摆动，从而模拟龙卷风风柱扭曲变形、水平移动以及涡流比可变的龙卷风风场，相对于现有技术，该多风扇阵列龙卷风风洞具有多功能、应用领域广的优势。