[发明专利]一种基于风洞的龙卷风模拟器、其运行方法及其所得龙卷风模型

权利要求书

1.基于风洞的龙卷风模拟器所得的龙卷风模型，该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，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；所述的导流板与塔体法线的夹角为θ，θ的范围是20～60度；该基于风洞的龙卷风模拟器的运行方法，是通过改变电机的转速调节流场的雷诺数；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；通过调节θ的大小实现调节流场的涡流比；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；

其特征在于，其三维速度场的数学模型如下式：

x(t)＝R₃e^-at cosbt

y(t)＝R₃e^-at sinbt

z(t)＝-2at

其中，a为涡流比，R₃为龙卷风的初始半径，H为流场的高度，H＝(H₁-H₃)+(H₂-H₄)，其中，H₁为龙卷风模拟器顶部与风洞实验段上洞壁的距离，H₂为风洞实验段上下洞壁的距离，H₃为龙卷风模拟器顶部与整流罩底部的距离，H₄为升降台上表面与风洞实验段下底壁的距离，θ为导流板方向角度，b为龙卷风旋转角速度。