[实用新型]一种风洞便携式粗糙元装置

说明书

技术领域

本实用新型属于土木工程技术领域，具体涉及一种主要用于所有建、构筑物或大跨桥梁等结构在大气边界层风洞进行试验时开展抗风研究的试验装置，通过磁铁吸力可实现模拟所需试验风场时增加粗糙元稳定性的便携式粗糙元装置。

背景技术

风洞风场模拟便携实用粗糙元装置是一类利用磁铁吸力在风洞试验室固定模拟风场所需粗糙元的装置。为精确掌握风对结构的作用，一般需要进行不同地貌和不同缩尺比的风洞试验，通过改变粗糙元摆放位置、数量及大小，可以准确有效模拟不同地貌和不同缩尺比的大气边界层，如果将普通粗糙元放置在风洞试验段中，若粗糙元太轻在风速较大的情况下则不稳定，若粗糙元太重则不方便搬运，有必要对粗糙元进行改进，使粗糙元既能可靠固定在风洞中又能方便灵活布置。国内大部分风洞洞体通常采用铁质材料，因此可通过在木块底部镶嵌磁铁，利用磁铁与风洞洞体的吸力及摩擦力，保证粗糙元在试验时的稳定性，同时木块质量较轻容易布置，实现了其既能安全可靠稳固在风洞中又能方便灵活布置的特征。国内对工程结构风洞试验研究起步较晚，但是研究方向很有前瞻性，要精确模拟试验所需风场，有必要稳固试验所需粗糙元，而国内外同类产品的研究装置较少，所以开发本项技术具有重要而现实的意义。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种利用磁铁吸力固定模拟大气边界层所需粗糙元且方便搬运的风洞便携式粗糙元装置。

本实用新型的目的是通过如下的技术方案来实现的：该风洞便携式粗糙元装置，它包括一块表面平整且上、下面为正方形的方形木块；在木块底部预留一个圆形凹槽并嵌入一块圆柱形磁铁，磁铁的下部分为圆形凸台，凸台半径小于圆形凹槽半径并突出于圆形凹槽及木块的底部平面；将另一块与凸台等高、与木块底面等边长、中间预留有圆孔的木盖板粘贴于木块底部，凸台嵌入木盖板的圆孔中，使木块底部平整，木盖板的高度与木块高度相加等于木块上、下表面正方形的边长，使整个装置成为一个正方体。

具体的，所述木盖板采用三合板制成。

具体的，所述装置边长或为6cm、或为10cm、或为13cm，对应的嵌入木块底部的圆柱形磁铁的半径或为4cm、或为6cm、或为8cm。

本实用新型通过磁铁吸力，在风洞中可靠固定粗糙元，防止粗糙元在较大风速时发生移动，从而保证风场的稳定；采用木质材料则便于加工，其材质轻盈方便搬运和布置，在木块底部粘上木盖板使磁铁更可靠固定在木块中。

本实用新型结构简单，易于加工，成本低，安全可靠且方便搬运，工作原理清晰，实际效果好。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。

参见图1，本实施例包括表面平整规则的方形木块1，木块1的上、下表面是边长为c的正方形，高度为a，为方便嵌入磁铁，木块1底部预留半径为R₁、深度为H₁的圆形凹槽。在木块1底部的圆形凹槽内嵌入圆柱形磁铁2，磁铁2是由嵌入部分和凸出部分组合而成的整体，嵌入部分是半径为R₁、高度为H₁的圆柱体，凸出部分是半径为R₂、高度为H₂的圆形凸台，嵌入部分半径R₁大于凸出部分半径R₂。在木块1的底部用木板胶粘上木盖板3，木盖板3为采用三合板材料制成的厚度为b，边长为c的正方形盖板，在木盖板3中心预留半径为R₂的圆孔，木盖板的厚度b与磁铁的圆形凸台高度H₂相等，使得粘上木盖板3后底面平整。从图1中可见，木块1的高度a和木盖板3的厚度b相加等于木块1上、下表面的边长c，从而使粗糙元整体形状为表面平整边长为c的正方体。粗糙元边长c可根据风洞试验需要的风场确定，通常粗糙元对风场影响的高度为其本身高度的五倍，不同地貌和不同缩尺比对应不同的风速和湍流度剖面，根据需要可采用不同尺寸的粗糙元混合布置。粗糙元尺寸决定了需要嵌入磁铁的大小，磁铁大小可根据粗糙元大小确定，经理论计算和实验验证粗糙元边长为6cm、10cm和13cm时，分别采用直径为4cm、6cm和8cm的磁铁，可保证粗糙元在35m/s的风速下仍能稳固布置在风洞洞体中。

本实施例中，粗糙元采用木质材料可使得其材质轻盈便于加工和搬运，在木块底部预留一定深度的圆形凹槽，便于在木块中嵌入磁铁，底部预留的凹槽大小与嵌入的磁铁大小一致，保证嵌入磁铁与木块紧密连接。在木块底部用木板胶粘上方形木盖板，木盖板采用三合板制作，尺寸与木块底部尺寸相同，厚度与凸出磁铁高度相等，使得盖上木盖板后粗糙元为表面平整的正六面体，在木盖板中间预留的圆孔直径小于嵌入部分磁铁的直径，可有效固定磁铁，防止磁铁与木块分离。