本發(fā)明涉及陣風實驗，具體是一種參數(shù)可調(diào)的陣風發(fā)生裝置及方法。

背景技術：

1、陣風的產(chǎn)生是空氣擾動的結果，流體在運動中，流過固體表面時，會遇到來自固體表面的阻力，使流體的流速減慢，當空氣流經(jīng)障礙，由于障礙物對空氣發(fā)生了阻力，低層風速減小，而上層不變，這就使空氣發(fā)生擾動。在障礙物后方形成的旋渦影響了風速分布，形成風速忽大忽小的陣風。另外，在臺風天氣下，也存在大量不同尺度的旋渦，臺風具有較大的陣風效應以及湍流度。風洞試驗中為模擬臺風條件，需要產(chǎn)生具有陣風條件的流場，用以研究陣風效應對建筑、橋梁等結構物的影響。

2、在對試驗模型進行風洞實驗時，通常需要在風洞中安裝陣風發(fā)生裝置，而現(xiàn)有技術中的陣風發(fā)生裝置，通常是在風洞出口處設置葉柵，通過葉柵去擾動氣流形成陣風，同時利用葉柵的擺動幅度去控制風洞出口處風速的變化，而僅僅通過葉柵去擾動氣流的方式，其結構較為簡單，產(chǎn)生陣風的類型較為單一，并且葉柵擺動產(chǎn)生的陣風效應引入了額外的速度分量，而并非實際陣風的風場特征，即流向速度的脈動和一定尺度旋渦的存在。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了彌補現(xiàn)有技術的不足，提供了一種參數(shù)可調(diào)的陣風發(fā)生裝置及方法。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種參數(shù)可調(diào)的陣風發(fā)生裝置，包括支撐板、菱形葉片、驅(qū)動板和伺服電機，所述支撐板之間轉(zhuǎn)動連接有菱形葉片，且菱形葉片一端固定連接有驅(qū)動桿，所述驅(qū)動桿外壁設有齒條，所述菱形葉片之間設有擋板，其中驅(qū)動板一側(cè)固定連接有多組齒條板，所述齒條板頂部及底部均與驅(qū)動桿相互嚙合，且驅(qū)動板滑動連接于支撐板一側(cè)，所述驅(qū)動板一側(cè)開設有驅(qū)動槽，其中伺服電機輸出端固定連接有轉(zhuǎn)動盤，且轉(zhuǎn)動盤表面靠近邊緣處固定連接有支桿，支桿一端活動穿插于驅(qū)動槽內(nèi)部。

3、作為本發(fā)明優(yōu)先的方案，所述伺服電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動盤，所述轉(zhuǎn)動盤在進行轉(zhuǎn)動時，帶動驅(qū)動板在驅(qū)動槽內(nèi)進行往復活動。

4、作為本發(fā)明優(yōu)先的方案，所述驅(qū)動板在進行往復活動時，通過齒條板帶動每組菱形葉片和驅(qū)動桿進行轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動角度根據(jù)齒條板與驅(qū)動桿嚙合時的移動角度確定。

5、作為本發(fā)明優(yōu)先的方案，轉(zhuǎn)動后的所述菱形葉片尖端之間形成夾角，所述擋板可阻礙風向流動。

6、作為本發(fā)明優(yōu)先的方案，所述菱形葉片兩端尖端以驅(qū)動桿為中心進行往復轉(zhuǎn)動，且菱形葉片長度為50cm,所述菱形葉片寬度為15-20cm。

7、作為本發(fā)明優(yōu)先的方案，所述菱形葉片兩兩一組,且菱形葉片之間的間距與擋板寬度相同，所述擋板上下寬度為5-10cm。

8、作為本發(fā)明優(yōu)先的方案，所述菱形葉片兩兩一組均勻分布于支撐板內(nèi)部，每組之間設有間隙，間隙距離為5-10cm。

9、作為本發(fā)明優(yōu)先的方案，一種參數(shù)可調(diào)的陣風發(fā)生裝置的方法，包括以下步驟：

10、s1.在使用之前，檢查陣風發(fā)生裝置的各個部件是否安裝牢固，菱形葉片、驅(qū)動桿、驅(qū)動板、伺服電機有無損壞或松動,確認擋板位置正確，以及控制系統(tǒng)正常運行。

11、s2.根據(jù)具體的實驗或應用需求，設定相關參數(shù),包括但不限于菱形葉片的大小，選擇合適的長度、寬度;擋板的大?。粚嶒灂r的風向及風速大小。

12、s3.打開伺服電機的電源，使其開始運轉(zhuǎn),伺服電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動盤轉(zhuǎn)動，帶動驅(qū)動板進行往復活動，再由多組齒條板同時帶動多組菱形葉片，使每組菱形葉片之間相對轉(zhuǎn)動，通過控制系統(tǒng)對伺服電機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向等進行調(diào)整，從而改變轉(zhuǎn)動盤的轉(zhuǎn)動速度和方向，進一步改變驅(qū)動板的運動，最終調(diào)整菱形葉片的開合角度和頻率達到陣風效果。

13、與現(xiàn)有技術相比，該一種參數(shù)可調(diào)的陣風發(fā)生裝置及方法具備如下有益效果：

14、一、本發(fā)明通過菱形葉片中間部位通過驅(qū)動桿轉(zhuǎn)動于支撐板之間，由伺服電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動盤，轉(zhuǎn)動盤在進行轉(zhuǎn)動時，帶動驅(qū)動板進行往復活動，驅(qū)動板在進行往復活動時，通過齒條帶動每組菱形葉片和驅(qū)動桿進行轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動角度根據(jù)齒條板與驅(qū)動桿嚙合時的移動角度有關，轉(zhuǎn)動后使每組菱形葉片尖端之間形成夾角，風速流動時，使擋板阻礙，風向流動始終處于菱形葉片之間所形成的夾角內(nèi)部流動，在菱形葉片兩端尖端形成開合角度時，對風向流動形成旋渦式陣風，通過菱形葉片對開，改變裝置上游和下游的面積比，從而改變風速，隨著菱形葉片的對向擺動，會對氣流產(chǎn)生加速和減速，從而實現(xiàn)陣風因子的效果。

15、本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導。

技術特征：

1.一種參數(shù)可調(diào)的陣風發(fā)生裝置，包括支撐板（101）、菱形葉片（102）、驅(qū)動板（103）和伺服電機（104），其特征在于，所述支撐板（101）之間轉(zhuǎn)動連接有菱形葉片（102），且菱形葉片（102）一端固定連接有驅(qū)動桿（105），所述驅(qū)動桿（105）外壁設有齒條，所述菱形葉片（102）之間設有擋板（115），其中驅(qū)動板（103）一側(cè)固定連接有多組齒條板（106），所述齒條板（106）頂部及底部均與驅(qū)動桿（105）相互嚙合，且驅(qū)動板（103）滑動連接于支撐板（101）一側(cè)，所述驅(qū)動板（103）一側(cè)開設有驅(qū)動槽（107），其中伺服電機（104）輸出端固定連接有轉(zhuǎn)動盤（108），且轉(zhuǎn)動盤（108）表面靠近邊緣處固定連接有支桿（109），支桿（109）一端活動穿插于驅(qū)動槽（107）內(nèi)部。

2.根據(jù)權利要求1所述的陣風發(fā)生裝置，其特征在于：所述伺服電機（104）驅(qū)動轉(zhuǎn)動盤（108），所述轉(zhuǎn)動盤（108）在進行轉(zhuǎn)動時，帶動驅(qū)動板（103）在驅(qū)動槽（107）內(nèi)進行往復活動。

3.根據(jù)權利要求2所述的參數(shù)可調(diào)的陣風發(fā)生裝置，其特征在于：所述驅(qū)動板（103）在進行往復活動時，通過齒條板（106）帶動每組菱形葉片（102）和驅(qū)動桿（105）進行轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動角度根據(jù)齒條板（106）與驅(qū)動桿（105）嚙合時的移動角度確定。

4.根據(jù)權利要求3所述的參數(shù)可調(diào)的陣風發(fā)生裝置，其特征在于：轉(zhuǎn)動后的所述菱形葉片（102）尖端之間形成夾角，所述擋板（115）可阻礙風向流動。

5.根據(jù)權利要求4所述的參數(shù)可調(diào)的陣風發(fā)生裝置，其特征在于：所述菱形葉片（102）兩端尖端以驅(qū)動桿（105）為中心進行往復轉(zhuǎn)動，且菱形葉片（102）長度為50cm,所述菱形葉片（102）寬度為15-20cm。

6.根據(jù)權利要求5所述的參數(shù)可調(diào)的陣風發(fā)生裝置，其特征在于：所述菱形葉片（102）兩兩一組,且菱形葉片（102）之間的間距與擋板（115）寬度相同，所述擋板（115）上下寬度為5-10cm。

7.根據(jù)權利要求6所述的參數(shù)可調(diào)的陣風發(fā)生裝置，其特征在于：所述菱形葉片（102）兩兩一組均勻分布于支撐板（101）內(nèi)部，每組之間設有間隙，間隙距離為5-10cm。

8.一種適用于權利要求1-7任一項的參數(shù)可調(diào)的陣風發(fā)生裝置的方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術總結
本發(fā)明公開了一種參數(shù)可調(diào)的陣風發(fā)生裝置及方法，涉及陣風實驗技術領域，一種參數(shù)可調(diào)的陣風發(fā)生裝置，包括支撐板、菱形葉片、驅(qū)動板和伺服電機，所述支撐板之間轉(zhuǎn)動連接有菱形葉片，且菱形葉片一端固定連接有驅(qū)動桿，所述驅(qū)動桿外壁設有齒條，所述菱形葉片之間設有擋板，其中驅(qū)動板一側(cè)固定連接有多組齒條板，轉(zhuǎn)動盤在進行轉(zhuǎn)動時，帶動驅(qū)動板進行往復活動，驅(qū)動板在進行往復活動時，轉(zhuǎn)動后使每組菱形葉片尖端之間形成夾角，在菱形葉片兩端尖端形成開合角度時，對風向流動形成旋渦式陣風，通過菱形葉片對開，改變裝置上游和下游的面積比，從而改變風速，隨著菱形葉片的對向擺動，會對氣流產(chǎn)生加速和減速，從而實現(xiàn)陣風因子的效果。

技術研發(fā)人員：胡波,許童,翟肖峰,安澤洋,蓋廣深,蔣新旺,張珍,劉慶寬,劉小兵,劉衎
受保護的技術使用者：石家莊鐵道大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/10