[发明专利]一种应用于地形模型风场特性风洞试验的三维渐变式边界过渡装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于地形模型风场特性风洞试验的三维渐变式边界过渡装置。

背景技术

在地形复杂的山区建造桥梁，需要通过桥址区地形模型风洞试验以获得桥址区的平均风速、脉动风速等风特性参数，从而为桥梁的抗风设计与施工提供科学依据。此外，在复杂的山区地形进行风电场宏观和微观选址时，也要明确风电场址处的风场参数，从而为风机高效、安全的运营提供保障。在地形模型风场特性的风洞试验中，由于风洞试验段尺寸的限制，不可能将桥址区(或风电场址)周围大面积的地形全部包括，而只能研究一定范围内的地形，所以风洞试验中地形模型是有边界的。而在复杂地形中，地形的边界总是连绵起伏，因而模拟的地形模型的边界与风洞底板总有一定的高度差。为使风洞中的来流“平滑”地过渡到模型区域，就要求在地形模型的边界处布置有合理的气流过渡装置。

现有的过渡装置主要采用多个平直的30o斜坡板在地形模型边界处拼接而成，当来流流向斜坡板时，由于气流受斜坡的挤压，气流速度沿斜坡会增大，压强会随之减小，由此会产生顺压梯度，当气流达到斜坡与地形模型边界的交角处，速度达到最大，此时相应的压强也就达到最小，因而在交角处之后的地形模型上会产生逆压梯度，当逆压梯度过大时流动就会发生分离，这就会导致此处的风场特性与来流的风场特性产生较大的变化，并使试验来流的风场特性失去参考意义，并最终使试验结果不准确。虽可采用减小坡度(如将坡度降至5°左右)、延长斜坡板长度的方法以减少逆压梯度对试验来流风速的影响，但此法会导致过渡段过长，这对风洞空间要求较高，很难适用于常规的风洞试验需要。

发明内容

本发明旨在提供一种应用于地形模型风场特性风洞试验的三维渐变式边界过渡装置，该过渡装置能使过渡后的风场分布特性更接近于试验要求的来流风场特性，且该过渡装置的长度较短(占风洞宽度的5％～8％左右)，在确保气流过渡后其风场特性能满足要求的前提下，对风洞空间要求低，适用性强。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种应用于地形模型风场特性风洞试验的三维渐变式边界过渡装置，主要由多个节段串联拼接而成，其特征在于，每一节段包括两块侧板以及设置在两块侧板上的面层；每块侧板具有竖边、底边和曲边；两块侧板的曲边上固定铺设所述面层；所述侧板的竖边高度等于地形模型边界对应位置处的高度；所述侧板的底边长度为风洞宽度的5％～8％，且所述侧板的竖边与底边所形成的坡度为20°～40°；所述侧板的曲边线形由方程y-r2y+r2x2y3-r2x4y5+r2x6y7-r2x8y9-m=0]]>确定，其中x代表侧板曲边的径向位置，y代表侧板曲边的竖向位置，坐标系原点在所述侧板底边的反向延长线上，且距离竖边与底边交点的距离为而参数r与m由二元一次方程组m+m2+4r22-m+m2+2.692r22=h01.285(m2+4r2-m2+2.692r2m+m2+2.692r2)=k0]]>来确定，式中h₀为侧板竖边的高度或地形模型边界对应位置处的高度，k₀为侧板竖边高度与底边长度之比。