[发明专利]一种风洞试验中高层建筑模型的吸吹气控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种吃吸气控制装置，具体涉及一种风洞试验中高层建筑模型的吸吹气控制装置，属于土木建筑领域。

背景技术

随着超高层建筑向着越来越高、越来越柔的方向发展，其已逐渐成为风敏感性结构，抗风设计已成为需重点考虑的关键因素。改善超高层建筑的抗风性能通常可采用三种措施，即提高结构的刚度、增大结构的阻尼和气动控制，气动控制较前两者通常能产生更好的抗风效果。气动控制又可分为被动气动控制和主动气动控制。被动气动控制具有较好的抗风效果，但它仅在有限的操作范围内有效，且易受流动状态的影响。近年来，主动气动控制以其易控性和效果好的优点被普遍研究。研究表明，主动气动控制会产生较好的控制效果，尤其是吸/吹气气动控制技术。研究表明，主动气动控制，尤其是吸/吹气控制技术，可以有效地减小高层建筑的风致阻力和风致响应

发明内容

本发明为实现风洞试验中高层建筑模型的吸吹气控制，进而提出一种高层建筑模型的吹吸气控制装置。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括壳体、三通管、漩涡气泵、两个内部管道、两个收口漏斗、两个钢丝增强软管、两个PVC直管、两个导向板和四个管路转换接头，两个内部管道并排竖直设置在壳体内，壳体的外侧壁上对称开有两个吸吹气孔，两个内部管道的上端通过两个收口漏斗分别与两个吸吹气孔连接，每个内部管道的下端分别通过一个管路转换接头与一个钢丝增强软管的一端连接，每个钢丝增强软管的另一端分别通过一个管路转换接头与一个PVC直管的一端连接，每个PVC直管的另一端与三通管的一个支管路连接，三通管的主管路与漩涡气泵连接，每个吸吹气孔内分别设有一个导向板。

本发明的有益效果是：本发明利用吸/吹气方法控制高层建筑在自然风中的绕流场，减小其所受的风荷载及风致响应。具体实施中，预先设计吸/吹气孔的位置与大小，并在超高层建筑顶部设置监测系统获取来流风速大小和方向，通过对比来流风情况和预设的来流风分类标准，确定合理的吸/吹气孔控制方案，并由吸/吹气控制装置实现流量与方向的控制。本发明能够减小风致阻力和风致响应，提高抗风稳定性，可用于超高层建筑、桥梁等多种结构的风洞试验研究。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是壳体的立体透视图，图3是图2的俯视图，图4是导向板倾斜时图2的俯视图，图5是漩涡气泵的主视图，图6是图5的左视图，图7是高层建筑吸/吹气孔的开孔位置平面图，图8是模型顺风向阻力系数和基底弯矩系数随着吸气速度的变化情况图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式所述一种风洞试验中高层建筑模型的吸吹气控制装置包括壳体1、三通管4、漩涡气泵5、两个内部管道2、两个收口漏斗3、两个钢丝增强软管6、两个PVC直管7、两个导向板8和四个管路转换接头9，两个内部管道2并排竖直设置在壳体1内，壳体1的外侧壁上对称开有两个吸吹气孔1-1，两个内部管道2的上端通过两个收口漏斗3分别与两个吸吹气孔1-1连接，每个内部管道2的下端分别通过一个管路转换接头9与一个钢丝增强软管6的一端连接，每个钢丝增强软管6的另一端分别通过一个管路转换接头9与一个PVC直管7的一端连接，每个PVC直管7的另一端与三通管4的一个支管路4-1连接，三通管4的主管路4-2与漩涡气泵5连接，每个吸吹气孔1-1内分别设有一个导向板8。

本实施方式中旋涡气泵5连接三通管4把气流分成两部分，由涡街流量计10显示两个管道的流量并由各自的流量控制阀11控制流量。为了保证流量计的精度，在流量计上游设置一定长度的PVC直管7，然后连接钢丝增强软管6再连接模型内部管道。模型内部管道在吸/吹气孔高度范围内经漏斗形收口后通到模型下部与钢丝增强软管连接。在吸/吹气孔通往内部管道的吸/吹气角度可由导向板进行调节。

具体实施方式二：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种风洞试验中高层建筑模型的吸吹气控制装置的每个PVC直管7上均设有一个涡街流量计10和一个流量控制阀11。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

工作原理

结合图7说明本发明的工作原理

首先在超高层建筑顶部布置多个风速传感器获取来流风速与风向；然后与预设的风速风向分类标准进行对比，确定是否需要进行吸/吹气控制，及合理的吸/吹气孔开合方案、吸/吹气流量与方向。如果风向位于A区域，需开放2和7吸/吹气孔，其他孔关闭；如果风向位于B区域，需开放1和4吸/吹气孔，其他孔关闭；如果风向位于AB之间的区域，需开放4和7吸/吹气孔，其他孔关闭。

实施例一：

通过预先设计，吸/吹气孔位于侧风面前缘10％D处，参考高度为模型顶点高度处。图6为模型顺风向阻力系数和顺风向基底弯矩系数随着吸气速度的变化情况，横坐标为吸气速度，纵坐标为顺风向阻力系数和基底弯矩系数。吸气速度为9.3m/s时，阻力系数可以折减26％。