[实用新型]一种基于风洞的龙卷风模拟器

说明书

本实用新型公开一种基于风洞的龙卷风模拟器，其中，风塔整体为筒体结构，安装在风洞实验段上壁外侧；风塔主要包括整流装置和导流装置；整流装置包括整流罩和蜂窝器；整流罩内部安装电机和风扇转子；通过改变电机的转速实现调节流场的雷诺数；导流装置主要是产生涡旋风场的导流板；蜂窝器用于整流，与电机的轴线平行；升降台安装在风洞实验段上下洞壁之间，通过升降台的上下移动调节流场的高度，进而调节流场的高宽比；通过升降台上表面的平动机构实现被试验模型与龙卷风的平动效果。本实用新型结构紧凑、安装使用方便，能够更好地模拟自然界不同情况下的龙卷风。

技术领域

本实用新型涉及一种龙卷风模拟器，尤其涉及基于风洞的实验室用龙卷风模拟器。

背景技术

龙卷风是一种极端天气现象，它具有极大的破坏力。目前，对于龙卷风风场特性研究主要有风场实测、理论分析、实验室物理模拟和数值模拟等方法，而实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型模拟系统能够模拟多种类似龙卷风的涡旋风场，但该系统无法考虑龙卷风的水平移动。Haan等在Ward研究基础上，改进了Ward型模拟系统，将风机以及导流板都安装在模拟器顶部，并通过移动台架来模拟龙卷风的水平运动，试验数据得到了多普勒实测数据的验证。王锦等基于Haan型模拟系统建造了TVS龙卷风模拟器，该模拟器能够在水平方向上移动，最大移动速度只能达到0.4m/s。现有的龙卷风模拟装置普遍存在移动速度小及应用领域窄问题。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种应用范围广、安装使用方便、移动速度调整范围大的龙卷风模拟器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于风洞的龙卷风模拟器，主要包括风洞、风塔、导流板、电机、整流罩、风扇转子、蜂窝器和升降台；

其中，风塔整体为筒体结构(外径R₁，内径R₂)，安装在风洞实验段上壁外侧；

风塔主要包括整流装置和导流装置；整流装置包括整流罩和蜂窝器；整流罩内部安装电机和风扇转子；导流装置主要是产生涡旋风场的导流板；蜂窝器与电机的轴线平行，主要用于整流；电机是风源，导流板用于产生涡旋风场，

升降台安装在风洞实验段上下洞壁之间。

导流板与塔体法线的夹角为θ，θ的范围为20～60度。通过调节θ的大小实现调节流场的涡流比；通过改变电机的转速实现调节流场的雷诺数

升降台可以上下移动，升降台上表面设置平动机构，当龙卷风模拟器工作时，升降台处于实验设置高度；当模拟器不工作时，升降台调至与风洞实验段下底壁。通过升降台的上下移动调节流场的高度，从而实现调节流场的高宽比。通过升降台上表面的平动机构实现被试验模型与龙卷风的平动效果。

本实用新型结构紧凑、安装使用方便，借助本实用新型的龙卷风模拟器能模拟气流的最大移动为30m/s的龙卷风，调整范围大；能够更好地模拟自然界不同情况下的龙卷风。

附图说明

图1为本实用新型基于风洞的龙卷风模拟器的结构示意图；

图中：1、风洞，2、风塔，3、导流板，4、电机，5、整流罩，6、风扇转子，7、蜂窝器，8、升降台；

图2为图1的俯视图；

图3为导流板方向角示意图；

图4为龙卷风结构轨道示意图；

图5为水平移动的龙卷风结构轨道示意图；

图6为被试验模型与龙卷风的平动效果示意图。

具体实施方式