[发明专利]一种大气边界层风洞的非定常风的模拟方法

权利要求书

1.一种大气边界层风洞的非定常风的模拟方法，其特征在于由以下步骤组成：

(1)在风洞的进风端和出风端设置有多台与变频器连接的风机，进风端的送风风机与出风端的吸风风机串联，在风洞的试验段中部自上而下纵向梯度分布多个热线探头，用于检测风洞内的风速廓线分布；

(2)通过改变变频器的电流频率，在不同频率下测量多台风机同时运行时的风速，标定吸风风机和送风风机的变频器频率变化与风速跟随性响应曲线，拟合得到频率变化与风速跟随性响应关系为：u＝F(f_m)，u表示风速，f_m表示变频器的频率值；

(3)根据步骤(2)的标定结果，通过组态王软件控制调节变频器的频率值实现风机的恒定风速、正弦风速的调节，并对变频器的运转实现监控；

(4)对步骤(3)变频器的频率值变化进行修正，调整多台风机叠加时吸风风机与送风风机的正弦风速周期、幅值的差异以及相位角变化叠加，使风洞内生成的阵风能量谱分布符合柯尔莫哥洛夫的-5/3次方律，即可模拟得到非定常风。

2.根据权利要求1所述的大气边界层风洞的非定常风的模拟方法，其特征在于：所述步骤(3)中变频器的频率值控制方程为：

f_m＝Asin((2π/T)t+θ)+k，0hz≤f_m≤50hz；

式中f_m为变频器的频率值；A为振幅；T为周期；t为时间；θ为相位角；k为截距。

3.根据权利要求1所述的大气边界层风洞的非定常风的模拟方法，其特征在于：所述步骤(4)具体是：用热线风速仪测量风洞中的主流风速，将所得风速序列进行傅里叶变换，得到风速能量谱分布，确定由送风风机和吸风风机的生成风主含能频率w₃和w₄，根据野外实测阵风数据，调整送风风机、吸风风机的变频器频率变化控制方程的周期、相位角及振幅使风洞内生成的阵风能量谱分布符合柯尔莫哥洛夫的-5/3次方律且与野外实测阵风的低频能谱一致。

4.根据权利要求3所述的大气边界层风洞的非定常风的模拟方法，其特征在于：所述送风风机的变频器频率变化控制方程为f_m3＝A₃sin((2π/T₃)t₃+θ₃)+k₃，吸风风机的变频器频率变化控制方程为f_m4＝A₄sin((2π/T₄)t₄+θ₄)+k₄；

式中：f_m3为对应送风风机的变频器的频率值，f_m4为对应吸风风机的变频器的频率值；A₃、A₄为对应送风/吸风风机的变频器的频率值周期变化的振幅；T₃、T₄为对应送风/吸风风机的变频器的频率值周期变化的周期；t₃、t₄为时间；θ₃、θ₄为对应送风/吸风风机的变频器的频率值周期变化的相位角；k₃、k₄为对应送风/吸风风机的变频器的频率值周期变化的平均值，即曲线的截距。

5.根据权利要求1所述的大气边界层风洞的非定常风的模拟方法，其特征在于：所述的风机为串联的2～5台。