本發(fā)明涉及風(fēng)洞測試系統(tǒng)，特別涉及一種實驗室流場架構(gòu)測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代建筑設(shè)計的復(fù)雜性和多樣性不斷提高，建筑結(jié)構(gòu)的空氣動力學(xué)性能和流場特性變得越來越重要，為了確保建筑結(jié)構(gòu)在各種風(fēng)環(huán)境下的性能和安全性，利用風(fēng)洞測試進行流場架構(gòu)測試系統(tǒng)顯得至關(guān)重要；

2、而建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)洞測試是一種通過模擬和測試建筑物在真實環(huán)境中的空氣動力學(xué)性能和流場特性的方法，它利用風(fēng)洞設(shè)備產(chǎn)生和控制氣流，模擬建筑物在實際運行環(huán)境中遇到的各種風(fēng)況，通過風(fēng)洞測試，可以了解建筑物表面的壓力分布、渦旋脫落特性以及尾流結(jié)構(gòu)等，從而評估其空氣動力學(xué)性能和安全性，但是，現(xiàn)有的風(fēng)洞流場測試架構(gòu)在對建筑設(shè)計模型進行測試時，無法很好的根據(jù)不同的外部環(huán)境，進行調(diào)節(jié)，從而無法實現(xiàn)建筑模型在進行風(fēng)洞流場測試時的一個多角度、多方位，多環(huán)境的測試條件。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種實驗室流場架構(gòu)測試系統(tǒng)，可以有效解決背景技術(shù)中的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

3、一種實驗室流場架構(gòu)測試系統(tǒng)，包括模型支架、測控模塊、風(fēng)洞設(shè)備、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、環(huán)境模擬模塊，所述模型支架根據(jù)實際建筑物的形狀和尺寸縮小至一定的比例，設(shè)計并制作建筑模型，模型應(yīng)與實際建筑物保持一致z。

4、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，所述測控模塊包括壓力傳感器、速度傳感器、動態(tài)信號采集器，用于測量模型表面的壓力分布、氣流速度和建筑結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)等。

5、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，所述風(fēng)洞設(shè)備包括風(fēng)扇、控制系統(tǒng)、氣流導(dǎo)軌，用于產(chǎn)生和控制氣流，確保穩(wěn)定的測試環(huán)境。

6、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，所述數(shù)據(jù)處理模塊與分析模塊用于處理和分析測控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，提取建筑結(jié)構(gòu)的空氣動力學(xué)性能參數(shù)和流場特性等。

7、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，所述環(huán)境模擬模塊用于模擬不同的氣候環(huán)境和風(fēng)況，如風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度等，以評估建筑結(jié)構(gòu)在不同環(huán)境下的性能和安全性。

8、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，包括以下步驟：

9、s1、根據(jù)實際建筑物的形狀和尺寸，設(shè)計并制作建筑模型，模型應(yīng)與實際建筑物保持一致，包括細(xì)節(jié)和比例，選擇合適的材料制作模型，如木頭、塑料或泡沫等，確保模型的質(zhì)量和穩(wěn)定性，對模型進行反復(fù)測試和驗證，確保其與實際建筑物的相似性和準(zhǔn)確性，同時，要考慮到模型的穩(wěn)定性和安全性，以避免在風(fēng)洞測試中出現(xiàn)意外情況，并在模型表面安裝壓力傳感器、速度傳感器和動態(tài)信號采集器和標(biāo)記，以便在風(fēng)洞測試中收集數(shù)據(jù)；

10、即壓力傳感器可以測量模型表面受到的氣流壓力，速度傳感器可以測量模型表面的氣流速度，動態(tài)信號采集器則可以記錄建筑結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)；

11、s2、安裝風(fēng)洞設(shè)備，包括風(fēng)扇、控制系統(tǒng)和氣流導(dǎo)軌等，這些設(shè)備應(yīng)該能夠產(chǎn)生穩(wěn)定、可控的氣流，以模擬建筑物在實際運行環(huán)境中遇到的各種風(fēng)況；

12、調(diào)試測控系統(tǒng)，包括壓力傳感器、速度傳感器和動態(tài)信號采集器等，確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和實時性，同時，要對測控系統(tǒng)進行校準(zhǔn)和維護，以保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性；

13、設(shè)置數(shù)據(jù)處理和分析系統(tǒng)，準(zhǔn)備用于處理和分析測試數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)應(yīng)該能夠自動處理和分析數(shù)據(jù)，并生成測試報告和圖表等；

14、對風(fēng)洞測試設(shè)備進行反復(fù)調(diào)試和驗證，確保其正常運行和使用效果，同時，要考慮到設(shè)備的維護和升級，以保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性；

15、s3、環(huán)境模擬，模擬不同的氣候環(huán)境和風(fēng)況，如風(fēng)速、風(fēng)向、溫度和濕度等，以評估建筑結(jié)構(gòu)在不同環(huán)境下的性能和安全性，這些環(huán)境條件應(yīng)該能夠模擬實際建筑物可能遇到的各種極端情況，風(fēng)速范圍可以根據(jù)實際建筑物的高度和所在地的氣候條件來確定風(fēng)速范圍，可以設(shè)定不同的風(fēng)速等級，如0-10m/s、10-20m/s、20-30m/s，以模擬不同風(fēng)環(huán)境下的建筑結(jié)構(gòu)性能表現(xiàn)，可以設(shè)定不同的風(fēng)向角度，如0°、45°、90°，以模擬實際建筑物在不同風(fēng)向下的性能表現(xiàn)，溫度范圍，可以根據(jù)實際建筑物的使用環(huán)境和氣候條件來確定溫度范圍，一般來說，可以設(shè)定不同的溫度等級，如0-30℃、30-60℃、60-90℃等，以模擬不同溫度環(huán)境下的建筑結(jié)構(gòu)性能表現(xiàn)，濕度可以根據(jù)實際建筑物的使用環(huán)境和氣候條件來確定濕度范圍，一般來說，可以設(shè)定不同的濕度等級，如30%-60%、60%-90%、90%-100%，以模擬不同濕度環(huán)境下的建筑結(jié)構(gòu)性能表現(xiàn)；

16、s4、啟動風(fēng)洞設(shè)備和其他模擬設(shè)備，使模型處于所需的環(huán)境和風(fēng)況中，同時，監(jiān)控模型的動態(tài)響應(yīng)和傳感器的數(shù)據(jù)采集情況，確保測試的順利進行，在模擬測試過程中，記錄建筑模型的空氣動力學(xué)性能參數(shù)和流場特性等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)應(yīng)該包括模型表面的壓力分布、氣流速度、渦旋脫落特性以及尾流結(jié)構(gòu)等，同時，在測試過程中，監(jiān)控模型的動態(tài)響應(yīng)，確保模型的安全性和穩(wěn)定性，同時，要觀察模型的表面狀況和使用效果，以避免出現(xiàn)意外情況；

17、s5、數(shù)據(jù)處理，將測控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理和分析系統(tǒng)中，這些數(shù)據(jù)應(yīng)該包括模型表面的壓力分布、氣流速度、渦旋脫落特性以及尾流結(jié)構(gòu)等，且包括數(shù)據(jù)清洗、去除異常值、填補缺失值等，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性；

18、s6、數(shù)據(jù)分析，提取建筑結(jié)構(gòu)的空氣動力學(xué)性能參數(shù)和流場特性等，這些參數(shù)應(yīng)該包括阻力系數(shù)、升力系數(shù)、渦旋脫落頻率等，同時，可以將數(shù)據(jù)按照風(fēng)速、風(fēng)向、溫度和濕度等條件分類整理，并計算出各個類別下的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計指標(biāo)，用于評估建筑結(jié)構(gòu)的性能和安全性；

19、阻力系數(shù)cd：

20、cd=(f_d/(0.5*ρ*v^2*a))

21、升力系數(shù)cl：

22、cl=(f_l/(0.5*ρ*v^2*a))

23、其中，f_d和f_l分別表示阻力和升力，ρ表示空氣密度，v表示風(fēng)速，a表示模型迎風(fēng)面積；

24、?渦旋脫落頻率的計算，渦旋脫落頻率f：

25、f=(v/l)*sqrt(2g/(ρ*cd*a))

26、其中，v表示風(fēng)速，l表示模型長度，g表示重力加速度，ρ表示空氣密度，cd表示阻力系數(shù)，a表示模型迎風(fēng)面積；

27、對計算出的阻力系數(shù)、升力系數(shù)和渦旋脫落頻率等數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，包括平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值等統(tǒng)計指標(biāo)的計算，以及不同風(fēng)況、不同模型參數(shù)對性能指標(biāo)的影響分析，可以通過表格、圖表等方式展示分析結(jié)果，根據(jù)統(tǒng)計分析的結(jié)果，對建筑結(jié)構(gòu)的性能進行評估，提出改進建議和措施例如，可以通過比較不同風(fēng)況下的測試結(jié)果，確定最優(yōu)的風(fēng)環(huán)境設(shè)計方案；或者通過分析模型表面的壓力分布和氣流速度等數(shù)據(jù)，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的形狀和結(jié)構(gòu)形式等；

28、s6、最后，根據(jù)評估結(jié)果和建議，對建筑模型進行優(yōu)化設(shè)計，提高其空氣動力學(xué)性能和安全性例如可以通過改變建筑物的形狀、結(jié)構(gòu)形式或者材料等來提高其抗風(fēng)能力和能效等，然后進行下一輪的風(fēng)洞測試和研究，不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案。

29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

30、本發(fā)明所述的一種實驗室流場架構(gòu)測試系統(tǒng)，通過模擬真實的建筑環(huán)境，可以更準(zhǔn)確地評估建筑結(jié)構(gòu)在實際情況下的性能表現(xiàn)，從而得到更可靠的測試結(jié)果，同時，模擬相同的建筑環(huán)境和風(fēng)環(huán)境，可以對不同的建筑結(jié)構(gòu)進行可比性的測試，從而更好地評估不同結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)劣，可以優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高其抗風(fēng)能力和能效，從而更好地保證建筑的安全性和穩(wěn)定性。