CN102855804B - 建筑风荷载综合实验教学装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种建筑风荷载综合实验教学装置，包括一端设有能开闭的进风口，另一端设有能开闭的出风口的风洞筒体，在风洞筒体中设置有建筑模型，建筑模型底部通过螺栓与风洞预留洞口连接并密封，风洞筒体内正对建筑模型的方向设有风机，风机设置在风洞筒体内，建筑模型表面设置的若干小孔通过皮管与微电脑数字压力计或/和液柱式测压计相连通，风机与建筑模型之间设有若干导流板组成导流装置。本发明的有益效果：用来测试建筑物表面的压力分布和建筑周围的流场（风速）分布，以及显示气流流经建筑物时建筑周围的流场状况（流动形态），以便进行教学实验、演示和科学研究。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑风荷载综合实验教学装置，属于教学仪器领域。
背景技术
风荷载是建筑物承受的主要荷载之一，对于强/台风多发地区的超高层建筑、大跨结构和高耸建筑等土木建筑，风荷载是建筑结构设计的控制荷载，对建筑结构设计的安全性和舒适性起着关键性的作用。气流流经建筑物时的流场分布情况对建筑物及其周围的风环境产生着重要的影响，对建筑结构的抗风设计、小区或城市风环境的规划有着重要的意义。
在建筑结构荷载和工程流体力学等课程的教学、科研与工程应用中，气流对建筑物表面的作用力的测试和气流流经建筑物时的流场状况的显示，对建筑物的抗风设计、风环境的规划和流体运动的科学理论研究有着重要的科学意义。将不同体型的建筑模型（如高层建筑、体育场馆、大跨桥梁和低矮房屋等）放置于小型风洞中，利用测压装置来测试建筑物表面的压力分布，利用测速装置来测试建筑周围流场的速度分布，利用烟气发生装置生成烟气流场来显示空气流经建筑时建筑周围的流场状况，进行相应的教学实验、演示和科学研究。
目前建筑结构荷载和工程流体力学等课程均有涉及空气流动以及流体与固体边界的相互作用力等教学内容，但尚未有这种建筑风荷载综合实验教学装置来测试建筑物表面的压力分布和建筑周围的流场分布，以及显示气流流经建筑物时建筑周围的流场状况。
发明内容
本发明的目的是提供一种建筑风荷载综合实验教学装置。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
建筑风荷载综合实验教学装置，包括一端设有能开闭的进风口，另一端设有能开闭的出风口的风洞筒体，在风洞筒体中设置有建筑模型，建筑模型底部通过螺栓与风洞预留洞口连接并密封，风洞筒体内正对建筑模型的方向设有风机，风机设置在风洞筒体内，建筑模型表面设置的若干小孔通过皮管与微电脑数字压力计或/和液柱式测压计相连通，风机与建筑模型之间设有若干导流板组成导流装置。
风机上设置有多级调速器。
风洞筒体的上壁内侧设有皮托管导轨，可移动式皮托管配合连接在皮托管导轨上，且可移动式皮托管设置在导流装置与建筑模型之间。
还包括无极调速的烟雾发生器，烟雾发生器的出烟口与风洞筒体相连通。
还包括用来测量风洞筒体中的气温的温度计。
所述的液柱式测压计的结构是：由若干测压管组成，皮管将测压管的上部从建筑模型内部连接与建筑模型表面的测压孔连接，测压管的下部通过皮管与水箱底部相连；测压管的旁边并排设置有滑动测量尺。
本发明的有益效果：用来测试建筑物表面的压力分布和建筑周围的流场（风速）分布，以及显示气流流经建筑物时建筑周围的流场状况（流动形态），以便进行教学实验、演示和科学研究。
附图说明
图1、本发明的结构示意图。
具体实施方式
在风洞筒体1中设置好建筑模型3，关闭进风口11和出风口12后，开启风机13，利用液柱式测压计15和微电脑数字压力计14可以测量出建筑模型表面的风压分布及变化情况，利用可移动式皮托管2（可移动式皮托管通过皮托管导轨21配合连接）可测量出建筑模型3周围各点的风速大小，开启烟雾发生器4，则可以观测出气流流经建筑模型时气流的流动形态。若要将风洞筒体1中的烟雾排除，则可以在风机开启时同时开启进风口11和出风口12，风洞筒体中的烟雾将被逐渐排出筒体。
实验台5：用于放置风洞、液柱式测压计、微电脑数字压力计、水箱151。
液柱式测压计15：用来测量建筑模型表面的风压。由若干测压管组成，利用细的皮管将测压管的上部与建筑模型表面的测压孔连接（从建筑模型内部连接），将测压管的下部利用细的皮管与水箱底部相连。
水箱151：将水箱底部与液柱式测压计各测压管的底部连通
滑动测量尺152：用来测量液柱式测压计中测压管水面的高度
微电脑数字压力计：用于建筑模型表面正压、负压和差压的测量，具有温度显示和数据自动记录功能；
开口风机13：生成风场，并配置多级调速器131；
烟雾发生器4：生成有色烟气，并配置无级调速器41控制烟气的发生强度和流动速度；
可移动式皮托管2：利用细的皮管将可移动式皮托管与测压管相连，用来测量气流流速。可移动式皮托管可在风洞筒体的轨道上移动，以测量建筑模型周围各处气体的流速；
皮托管导轨21：置于风洞筒体内部，用于固定皮托管，皮托管可以在上面移动；
导流装置6：由若干导流板组成，将风机生成的不均匀流场导流变为均匀稳定流场；
建筑模型3：建筑模型表面设计出若干小孔，利用细的皮管将建筑模型表面的小孔与液柱式测压计和微电脑数字压力计相连，用于连接的细的皮管置于建筑模型内；
建筑模型底部通过螺栓与风洞预留洞口连接并密封，有多种体型的建筑模型如高层建筑、低矮房屋、体育场馆、桥梁等。
风洞筒体：空气流动的自循环封闭通道，放置于实验台上。风洞筒体上安装有风机、皮托管、建筑模型、烟气发生器、导流装置设备和皮托管导轨，均由螺栓连接；
温度计7：用来测量风洞筒体中的气温，利用雷诺公式可计算出流场的雷诺数。
进风口：开启时，空气将通过进风口进入。
出风口：开启时，空气将通过出风口流出。
气流8从实验台5的上方进入，下方流出（图中的箭头方向）。
Claims (3)
1.建筑风荷载综合实验教学装置，其特征在于，包括一端设有能开闭的进风口，另一端设有能开闭的出风口的风洞筒体，在风洞筒体中设置有建筑模型，建筑模型底部通过螺栓与风洞预留洞口连接并密封，风洞筒体内正对建筑模型的方向设有风机，风机设置于风洞筒体内，建筑模型表面设置的若干小孔通过皮管与微电脑数字压力计或/和液柱式测压计相连通，风机与建筑模型之间设有若干导流板组成导流装置，风机上设置有多级调速器，风洞筒体的上壁内侧设有皮托管导轨，可移动式皮托管配合连接在皮托管导轨上，且可移动式皮托管设置在导流装置与建筑模型之间，所述的液柱式测压计的结构是：由若干测压管组成，皮管将测压管的上部从建筑模型内部连接与建筑模型表面的测压孔连接，测压管的下部通过皮管与水箱底部相连；测压管的旁边并排设置有滑动测量尺。
2.如权利要求1所述的建筑风荷载综合实验教学装置，其特征在于，还包括无极调速的烟雾发生器，烟雾发生器的出烟口与风洞筒体相连通。
3.如权利要求2所述的建筑风荷载综合实验教学装置，其特征在于，还包括用来测量风洞筒体中的气温的温度计。
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