一种强风速龙卷风发生装置的制作方法

1.本发明涉及龙卷风实验设备领域，特别涉及一种强风速龙卷风发生装置。


背景技术：

2.近年来，龙卷风对工程建筑设施的破坏已经引起社会的广泛关注，土木、能源等行业对工程结构的抗风能力和加固措施开展了大量研究。由于龙卷风的发生概率较低，气象多普勒雷达和常规观测装置难以获得有效的风场数据，所以目前一般采用室内实验装置来生成人工龙卷风。目前的龙卷风发生装置一般采用单台轴流风机抽吸的方式形成“龙卷风”，尽管生成的旋转风场酷似真实龙卷风，但总体上流速较低，且旋转风场中没有存在较大质量的颗粒粒子，与现实中能对建筑造成破坏的龙卷风存在有较大差距，无法实现龙卷风对工程建筑的破坏研究。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种强风速龙卷风发生装置，采用多台强风压的离心风机来产生强旋转气流并形成龙卷风场，并将所有装置构成一个龙卷风发生风洞，且能够在龙卷风场内添加各种颗粒粒子，用以模拟多种类龙卷风状态，从而能更加拟真地模拟现实中具有破坏力的龙卷风，开展龙卷风对工程建筑的破坏研究。
4.为此，本发明提供了一种强风速龙卷风发生装置，包括：
5.底座，所述底座上部连接有放置圆盘，所述放置圆盘上表面置有实验模型；
6.造风组件，所述造风组件包括：多个离心风机；多个出风管，布设于底座上，且各所述出风管围绕放置圆盘的周向均匀布设，用于形成模拟龙卷风的旋转气流；钢丝风管，其左端与各离心风机连接，钢丝风管的右端与各出风管相连接；
7.多个粒子组件，均设于放置圆盘上，各粒子组件均包括：轴流风机，所述轴流风机设于放置圆盘底部；喷射风管，与轴流风机相连接；储存罐，其罐口连接于喷射风管的侧壁，且储存罐与喷射风管内部相连通，且储存罐上开设有注入口，所述注入口设有盖体；电动阀门，设于储存罐的罐口；
8.控制器，信息连接于各电动阀门以及各轴流风机；
9.电源模块，电性连接于各离心风机、各电动阀门、控制器以及各轴流风机。
10.各所述离心风机均为变频离心风机，且各离心风机均通过一变频器与电源模块电性连接，所述变频器集中控制各离心风机，且变频器信号连接于控制器。
11.钢丝风管设有涡街流量计，拥有测量钢丝风管内的气流流量。
12.所述底座与放置圆盘之间连接有升降台。
13.所述圆盘上设有模型移动装置，用所述模型移动装置包括：滑轨，水平地开设于放置圆盘的上表面；滑块，滑动连接于滑轨中；电机，设于滑块内部，所述电机电性连接于电源模块，电机信号连接于控制器；滚轮，固定套装于电机的输出轴上。
14.各出风管制作材料为pvc。
15.各出风管包括：管体，与钢丝风管相活动连接；矩形出风口，开设于管体的侧壁上；所述管体能够绕其轴线旋转，用于控制矩形出风口的朝向角度。
16.本发明的有益效果：
17.本发明提供了一种强风速龙卷风发生装置，在使用该强风速龙卷风发生装置时，在使用该强风速龙卷风发生装置时，使用者将模型置于放置圆盘上，根据实验需求通过注入口在储存罐内注入粉尘或液体，风管围绕放置圆盘的周向均匀布设，启动各离心风机后便可以从风管中喷射出气流，从而形成模拟龙卷风的旋转气流，在需要时，使用者启动电动阀门，利用伯努利原理将储存罐8内的粉尘或液体吸入喷射风管将其喷出，并使其进入旋转气流，从而能够用于模拟多种形态龙卷风。
附图说明
18.图1为本发明整体结构示意图；
19.图2为本发明出风管结构示意图；
20.图3为本发明整体结构俯视图；
21.图4为本发明模型移动装置细节主视剖面图；
22.图5为本发明粒子组件细节主视剖面图。
23.附图标记说明：
24.1、底座；2、放置圆盘；3、离心风机；4、出风管；5、钢丝风管；6、轴流风机；7、喷射风管；8、储存罐；9、电动阀门；10、滑轨；11、滑块；12、电机；13、滚轮；14、矩形出风口。
具体实施方式
25.下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
26.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
27.结合图1至图5所示，一种强风速龙卷风发生装置，包括：底座1，放置圆盘2，造风组件，多个粒子组件，控制器以及电源模块，其中底座1上部连接有放置圆盘2，所述放置圆盘2上表面置有实验模型；造风组件包括：多个离心风机3，多个出风管4以及钢丝风管5，其中多个出风管4均布设于底座1上，且各所述出风管4围绕放置圆盘2的周向均匀布设，用于形成模拟龙卷风的旋转气流；钢丝风管5的左端与各离心风机3连接，钢丝风管5的右端与各出风管4相连接，用于往出风管4内运输气流，且钢丝风管方便调整形态位置；多个粒子组件均设于放置圆盘2上，各粒子组件均包括：轴流风机6、喷射风管7、储存罐8以及电动阀门9，其中轴流风机6设于放置圆盘2底部；喷射风管7，与轴流风机6相连接，所述喷射风管7的开口朝向放置圆盘2中部；储存罐8的内部能够装有粉尘或液体，其罐口连接于喷射风管7的侧壁，且储存罐8与喷射风管7内部相连通，且储存罐8上开设有注入口，所述注入口设有盖体；电动阀门9设于储存罐8的罐口；控制器，信息连接于各电动阀门9以及各轴流风机6，且能够控
制电动阀门9的开合以及开合程度，当轴流风机6启动，在喷射风管7内产生气流，此时启动电动阀门9，利用伯努利原理将储存罐8内的粉尘或液体吸入喷射风管7将其喷出，并使其进入旋转气流，从而能够形成用于模拟多种形态龙卷风(例如水龙卷或沙龙卷)的旋转气流；电源模块，电性连接于各离心风机3、各电动阀门9以及各轴流风机6。
28.进一步地，各所述离心风机3均为变频离心风机3，且各离心风机3均通过一变频器与电源模块电性连接，所述变频器集中控制各离心风机3，从而方便对各离心风机3进行统一控制调整，在通过调整各离心风机3功率从而改变模拟龙卷风的强度时，得以使旋转气流切线方向的风速保持一致，从而稳定模拟龙卷风的形态。
29.进一步地，钢丝风管5设有涡街流量计，拥有测量钢丝风管5内的气流流量，从而作为测定龙卷风强度的一指标，方便实验时的数据记录与参数调整。
30.进一步地，所述底座1与放置圆盘2之间连接有升降台，方便在放置圆盘2上取放建筑物模型。
31.进一步地，所述圆盘上设有模型移动装置，用于在实验中或实验前调整模型的水平位置，用所述模型移动装置包括：滑轨10、滑块11、电机12以及滚轮13，其中滑轨10水平地开设于放置圆盘2的上表面；滑块11上方连接有模型固定夹具用于放置模型，滑块11滑动连接于滑轨10中；电机12设于滑块11内部，所述电机12电性连接于电源模块，电机12信号连接于控制器；滚轮13固定套装于电机12的输出轴上。
32.进一步地，各出风管4制作材料为pvc。
33.进一步地，各出风管4包括：管体，与钢丝风管5相活动连接；矩形出风口14，开设于管体的侧壁上；所述管体能够绕其轴线旋转，用于控制矩形出风口14的朝向角度，从而能够改变产生的模拟龙卷风的半径或形态，也可以使用多个调节用电机设于底座1上，且各调节用电机均传动连接有一个管体的侧壁，用于使各个管体旋转从而能够在实验过程改变模拟龙卷风的半径或形态，使其更接近现实中多变的龙卷风，造成更良好的模拟效果。
34.本发明的使用方法：
35.在使用该强风速龙卷风发生装置时，使用者先通过升降台将模型送入试验区区域，根据实验需求通过注入口在储存罐8内注入粉尘或液体，并使用变频器统一控制离心风机3的功率，且同时旋转各管体来调整矩形出风口14的朝向角度，用以实现不同强度、不同尺度的人工龙卷风风场模拟，在需要时，使用者启动电动阀门9，利用伯努利原理将储存罐8内的粉尘或液体吸入喷射风管7将其喷出，并使其进入旋转气流，从而能够用于模拟多种形态龙卷风，且放置圆盘2上设置了模型移动装置，能够实验人工龙卷风相对模型的运动过程。
36.以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。