[发明专利]一种台风场风速剖面和非平稳风模拟装置、系统及方法

说明书

本发明公开了一种台风场风速剖面和非平稳风模拟装置、系统及方法，所述装置包括：框架结构；支架结构，设置于所述框架结构，用于支撑所述框架结构；导流结构，与所述框架结构连接，用于使气流通过所述导流结构后形成模拟风场；驱动结构，与所述导流结构连接，用于调整所述导流结构的转动角度；其中，所述驱动结构设置于所述框架结构，所述导流结构位于所述框架结构内，所述支架结构位于所述框架结构远离气流方向的一侧。本发明通过驱动结构调整导流结构的旋转角度和旋转速度，从而使气流经过导流结构导流后形成符合台风场特征的风速剖面和非平稳风时程，从而提高建筑在台风作用下结构性能模拟测试的便捷性。

技术领域

本发明涉及试验风场模拟技术领域，尤其涉及一种台风场风速剖面和非平稳风模拟装置、系统及方法。

背景技术

台风等极端风灾害是沿海台风多发区高层建筑抗风设计的关键挑战，已有研究表明，台风的非平稳特性会增大高层建筑结构的响应；且台风本身的特点也导致其风场特性与常态风存在诸多差异，需要对台风作用下高层建筑的风致响应特点进行更深入的分析，由于台风的偶发性和台风路径的不确定性，研究台风对高层建筑风效应的影响还存在一定难度。

为研究高层建筑在台风作用下的结构性能，减小台风对高层建筑运营和安全造成的影响，研究人员已基于实测台风场数据对台风场风特性开展了大量卓有成效的研究工作。目前对台风场风荷载的模拟主要是从信号本身出发，利用其均值时变特性和功率谱演化特征等去进行数值模拟，由于台风场风速通常具有非平稳特征，不满足各态遍历特性，使得基于信号本身的数值模拟不具备普适性。对台风作用下的结构响应进行实测是直接也是最接近实际情况的研究方法；然而，现场实测需要花费较大人力和财力，另外由于建筑立面美观等的需求往往无法在真实建筑上安装足够数量的传感器开展结构风荷载的测试。同时由于台风发生时间和路径具有较大的随机性，完整的台风过程难以有效捕捉。在现有技术方案中对台风作用下的结构性能测试不便。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种台风场风速剖面和非平稳风模拟装置、系统及方法，旨在解决现有技术建筑在台风作用下的结构性能测试不便的技术问题。

本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种台风场风速剖面和非平稳风模拟装置，其包括：

框架结构；

支架结构，设置于所述框架结构，用于支撑所述框架结构；

导流结构，与所述框架结构连接，用于使气流通过所述导流结构后形成模拟风场；

驱动结构，与所述导流结构连接，用于调整所述导流结构的转动角度；

其中，所述驱动结构设置于所述框架结构，所述导流结构位于所述框架结构内，所述支架结构位于所述框架结构远离气流方向的一侧。

在一些实施方式中，所述导流结构包括多个叶片；

所述驱动结构包括多个驱动电机；

其中，每个所述驱动电机与至少一个所述叶片连接。

在一些实施方式中，所述框架结构包括：

第一横梁；

第二横梁，与所述第一横梁平行设置；

第一立柱，两侧分别与所述第一横梁、第二横梁的一端连接；

第二立柱，两侧分别与所述第一横梁、第二横梁的另一端连接；

其中，所述第一立柱、第二立柱分别与所述支架结构可拆卸连接。

在一些实施方式中，所述装置还包括传动结构，所述传动结构与所述导流结构连接；所述传动结构包括：