大气工程风洞试验技术研究与应用
风洞试验技术介绍及应用
二、风洞测试技术
风速测试技术 风压测试技术
风力测试技术
风速测量技术
皮托静压管（Pitot-static tube）
对于低速（即风速不超过0.3倍音速， 约100m/s）、不可压缩的流动，沿某一流 线作稳定流动的不可压缩无粘性气流应满 足下述伯努力方程：
1 U 2 C 2
p
ZD-1风洞典型工程测振试验
同塔四回路输电铁塔
ZD-1风洞典型工程测振试验
1800t柔性腿吊机
ZD-1风洞典型工程测振试验
复合屋面板单元测振试验
参考教材
黄本才,汪丛军.结构抗风分析原理及应用(第 二版)[M].上海： 同济大学出版社, 2008. [日]风洞实验指南研究委员会.建筑风洞实验 指南[M].孙瑛,武岳，曹正罡译.北京：中国建 筑工业出版社，2011. 埃米尔.希缪,罗伯特.H.斯坎伦. 风对结构的作 用—风工程导论[M].刘尚培，项海帆，谢霁 明译.上海：同济大学出版社,1992.
ZD-1风洞典型工程测压试验
青岛绿城深蓝广场
浦江体育场
ZD-1风洞典型工程测压试验
青岛绿城深蓝广场
浦江体育场
ZD-1风洞典型工程测压试验
宁波中国港口博物馆
绍兴东方山水图
刚性模型测力试验
目的：获得建筑、桥梁等整体和局部风荷载和动态气动力 方法：利用测力天平测出作用在整体结构上的气动合力（系数）或者作用 在结构不同节段上的气动力（系数） 对象：刚性不变形的全模型或节段模型
2014年创新实验指南
项目一：高层建筑风荷载干扰效应的测压试验研究（工程型）
1. 背景资料：
<<建筑结构荷载规范（GB 20009-2012）>>8.3.2规定:
风洞试验技术的介绍和应用
ZD-1风洞典型工程测压试验
覆冰导线气动力试验
ZD-1风洞典型工程测压试验
施工防护网测力试验
ZD-1风洞典型工程测压试验
电动转轴风洞测力试验
气动弹性模型测振试验
目的：研究气弹模型的风振特性和响应、获得风振系数等参数
风力测试技术
天平
测力天平是直接测量作用在结构物模型上静风荷载（空气动力）的一种测 量装置，简称天平。
天平可以将作用在模型上的静风荷载按天平的直角坐标系分解成三个互相 垂直的力分量和绕三个坐标轴的力矩分量，并分别测量。
天平分类
按测力原理分：机械天平、应变天平、压电天平和磁悬浮天平 按所测分量分：单分量天平、三分量天平、五分量天平和六分量天平 按安装型式分：外式天平、内式天平 按频率响应分：静力天平、高频天平
气动刚性模型测压试验
主要对象： 低矮建筑 高层建筑 体育场馆 会展中心等
目的： 确定结构物表面风压（系数） 平均风压／脉动风压
确定结构体型系数
确定结构物的面/线荷载
应用： 建筑物幕墙、屋盖等覆面设计 － 瞬时风荷载
主结构设计静响应分析（动荷载、位移、加速度 )– 脉动风荷载
相似理论
相似准则
斯特拉哈数：非定常惯性力与定常惯性力的比值 欧拉数：流体压力与流体惯性力的比值 雷诺数：流体惯性力与流体粘性力的比值 弗劳德数：流体惯性力与重力的比值 柯西数：结构弹性力与流体惯性力的比值 惯性参数：结构惯性力与流体惯性力的比值 阻尼参数：无量纲阻尼比
相似理论
基本缩尺比
天平测力技术
ZD-1风洞精密仪器介绍
热线风速仪
品牌：DANTEC 出产地：丹麦 量程：0.5～60m/s 精度：±1.5%或±0.02m/s 采样频率：10kHz 通道数：4通道 购置时间：2010.9
大气工程中建筑物抗风设计与评估的方法研究
大气工程中建筑物抗风设计与评估的方法研究随着城市化进程的加快，建筑物的高度不断增加，如何确保建筑物在强风天气中的安全稳定成为了一项重要的研究课题。
大气工程中的抗风设计与评估方法的研究，成为了建筑设计领域中的热门课题。
本文将探讨大气工程中建筑物抗风设计与评估的方法研究成果。
一、风洞实验对于建筑物的抗风设计与评估，风洞实验是一项重要的研究手段。
通过模拟大气环境中的风速、风向等参数，可以较为准确地评估建筑物在强风条件下的风压分布、结构响应等情况。
风洞实验可用于评估建筑物外墙、屋顶、结构等在强风环境下的稳定性，并通过实验数据提供抗风设计的依据。
二、数值模拟随着计算机技术的发展，数值模拟成为了建筑设计领域中不可或缺的手段。
通过建立建筑物的数值模型，并结合流体动力学等相关理论，可以模拟建筑物在不同风速和风向下的风压、力学响应等情况。
数值模拟方法具有高效、经济、灵活的特点，能够快速评估建筑物的抗风性能，并为设计提供优化方案。
三、风灾风险评估除了抗风设计，风灾风险评估也是大气工程中重要的研究内容。
通过综合考虑建筑物的受风性能、气象灾害风险、区域大气环境等因素，可以评估建筑物在强风天气中的损坏风险。
基于风灾风险评估结果，可以制定出相应的防风减灾对策，确保建筑物在强风环境下的安全性。
四、抗风设计规范大气工程中的抗风设计与评估方法研究还涉及到相关的设计规范。
通过对不同类型建筑物的抗风性能需求进行综合分析和调研，可以制定相应的设计规范，为工程设计提供参考依据。
抗风设计规范不仅包括了建筑物结构的抗力要求，还包括了建筑物的抵抗风压、减轻风荷载等方面的设计指导。
五、进一步研究方向虽然目前在大气工程中建筑物抗风设计与评估的方法研究已经取得了一定的成果，但仍然存在一些需要进一步研究的方向。
首先，需要更精确地模拟大气环境中的风场变化，并将其与建筑物的结构响应进行耦合分析。
其次，需要进一步研究不同建筑材料在强风环境下的性能表现，以提供更多的抗风设计方案。
风洞试验技术介绍及应用课件
风洞管道
用于产生和控制气流，通常由坚固、轻质且 耐腐蚀的材料制成。
风扇和压缩机
模型台
用于放置和固定试验模型，具备高精度和高 稳定性。
提供风洞所需的气流，具有大推力和高效率 的特点。
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控制系统
调节气流参数，如速度、方向等，保证试验 的准确性和可重复性。
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风洞设备的性能参数
最大气流速度
决定了风洞能模拟的最 高风速，是衡量风洞性 能的重要指标。
环境监测与评估
通过风洞试验技术监测环境质量，评估环境对人类和 生态的影响。
建筑领域应用
建筑风工程
通过风洞试验技术模拟建筑在风力作用下的动态响应和稳定性， 优化建筑设计。
建筑环境模拟
模拟建筑内部的环境条件，评估建筑环境的舒适度和能效。
古建筑保护
通过风洞试验技术评估古建筑在风力作用下的安全性，为古建筑 的保护提供依据。
评估汽车的空气动力学性能、行驶稳定性等参数， 提高汽车的安全性和舒适性。
汽车研发与改进
通过风洞试验技术对汽车进行性能测试和优化， 加速新车型的研发和改进。
环境模拟领域应用
气候模拟
模拟气候变化对环境的影响，研究气候变化的规律和 趋势。
自然灾害模拟
模拟自然灾害如风、雨、雪等对环境的影响，研究灾 害的预防和应对措施。
风洞工作原理
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风洞结构
风洞由收缩段、实验段、 风扇和控制系统等组成， 能够产生稳定的气流供试 验使用。
气流控制
通过调节风扇转速和控制 系统，实现对气流速度、 方向和压力等参数的控制。
模型安装与测量
试验模型安装在风洞实验 段，通过测量仪器测量气 流对模型的作用力、压力 和温度等参数。
大气工程中风洞试验设计与参数优化研究
大气工程中风洞试验设计与参数优化研究大气工程是一门涉及大气环境和飞行器工程的学科，其研究的核心是模拟真实的大气环境，对各种飞行器进行试验和优化。
而风洞试验作为大气工程中重要的实验方法，被广泛应用于飞行器设计中。
本文将探讨风洞试验设计与参数优化的研究。
1. 风洞试验的意义和目的风洞试验是研究气动力学和航空航天工程的重要手段，通过模拟大气环境，可以对各种气动力学特性进行准确测量，为飞行器的设计提供依据。
风洞试验的主要目的是通过研究空气在飞行器表面的流动状况，探索和验证不同设计参数对飞行器气动特性的影响，以优化设计并提高飞行器的性能。
2. 风洞试验的设计要点在进行风洞试验时，为了能够准确测量并分析数据，需要注意以下几个方面：2.1 模型设计：根据实际需要选择合适的模型，包括整机模型或局部模型。
模型的形状和尺寸应符合设计要求，能够真实反映飞行器的结构特点。
同时，在模型上设置传感器，用于测量气动力学参数。
2.2 进气道设计：进气道的设计直接影响着试验效果。
良好的进气道设计能够保证流场的稳定和均匀性，从而减小实验误差。
在设计进气道时，要注意最大限度地消除湍流和涡旋。
2.3 传感器布置：在模型上布置传感器，用于测量气动力学参数。
传感器的布置要均匀、合理，以确保获得准确的数据。
同时，应采用高精度的传感器，并确保其与模型之间的连接牢固可靠。
2.4 空气动力参数的测量与数据分析：在风洞试验中，需要测量和分析多个气动力学参数，如升力、阻力、空气动力矩等。
通过对这些参数的测量和分析，可以预测飞行器在真实环境中的飞行性能，并为优化设计提供依据。
3. 风洞试验参数的优化研究在风洞试验中，参数的选择和优化对于实验结果的准确性和可靠性具有重要意义。
以下几个关键参数需要进行优化研究：3.1 风速：风速是风洞试验中最重要的参数之一，直接影响着模型测量数据的准确性。
风速过低会导致无法达到预期的流动状态，风速过高则会对模型造成较大的冲击和振动。
风洞试验在大气工程中的研究与应用
风洞试验在大气工程中的研究与应用引言：大气工程是一门研究大气层中各种物理现象和过程的学科，包括气象学、气候学、空气动力学等。
在大气工程的研究中，风洞试验是一种常用的实验手段，用于模拟和研究不同气象条件下的风场。
一、风洞试验的原理与分类风洞试验是一种通过模拟真实风场来研究物体受风力作用的实验方法。
其基本原理是通过在封闭空间中加速空气流动，使其在模型或样品上产生与实际风场相似的风压和风速，从而观测和测量风对物体的作用。
按照风洞试验的尺寸和用途，可以将其分为多种类型，如低速风洞、中速风洞、高速风洞等。
其中，低速风洞主要用于研究和测试一般建筑物、航空模型等，而中速风洞则常用于飞机、火箭等大型空气动力学试验。
而高速风洞则主要用于超音速、高超音速等高速气动试验。
二、风洞试验在大气工程中的研究1. 建筑物风压系数的测定风洞试验在建筑物工程中有着广泛的应用。
通过模拟风洞中的风场，可以测定建筑物在不同风速下的风压系数，从而评估建筑物的风险和安全性。
这对于高层建筑、大跨度桥梁等结构工程的设计和施工具有重要意义。
2. 气象灾害的模拟与预测风洞试验可以模拟和研究不同气象条件下的风场，如台风、龙卷风等。
通过对这些气象灾害的模拟和预测，可以更好地了解其发展规律和影响范围，并采取相应的防灾措施。
这对于提高人们对气象灾害的认识和减少灾害损失具有重要意义。
3. 飞机设计与性能优化风洞试验在航空航天工程中的应用非常广泛。
通过模拟飞行的风洞试验，可以研究和优化飞机的气动特性，如阻力、升力等。
这对于提高飞机的性能和安全性具有重要意义。
同时，风洞试验也是新型飞行器的研究和设计的重要手段。
三、风洞试验的发展与挑战随着科技的发展和需求的增加，风洞试验也在不断进步和发展。
例如，近年来出现了无人飞行器和电磁弹射技术等新兴领域，这对于风洞试验的技术要求提出了新的挑战。
同时，传统的风洞试验也面临着一些问题，如成本高、周期长等。
因此，人们也在探索新的风洞试验方法，如数值模拟、仿真技术等。
大气工程中的风洞试验与仿真模拟研究
大气工程中的风洞试验与仿真模拟研究大气工程作为一门综合性学科，研究的内容涵盖了空气动力学、环境科学、气象学等多个学科的交叉领域。
在大气工程领域，风洞试验与仿真模拟研究是至关重要的一环。
本文将探讨风洞试验与仿真模拟在大气工程中的应用现状以及其重要性。
一、风洞试验风洞试验是大气工程中常用的实验手段之一。
它通过在模型尺寸缩小的情况下，使用风洞产生的气流来模拟真实大气环境，从而研究空气动力学、结构动力学等相关问题。
风洞试验广泛应用于航空、能源、建筑、交通等领域。
在航空领域，风洞试验被用于研究飞机的升力、阻力、稳定性等性能，通过风洞试验可以优化飞机的设计，提高其安全性和效率。
在能源领域，风洞试验被用于研究风力发电机叶片的aerodynamic 特性，从而提高风力发电的效率。
在建筑领域，风洞试验可以模拟建筑在高风速环境下的受力情况，进而优化建筑结构，提高其抗风能力。
在交通领域，风洞试验可以模拟车辆在高速行驶中的气动性能，研究车辆的稳定性和燃油经济性。
二、仿真模拟研究与风洞试验相比，仿真模拟研究中，采用数值计算方法对大气流动进行模拟。
仿真模拟研究借助计算机技术和数学模型，可以对大气动力学行为进行细致的分析。
仿真模拟研究在大气工程中起到了至关重要的作用。
它可以帮助研究者预测和评估大气环境中的各种现象和过程，比如空气污染扩散、大气层中的温度分布、风场变化等。
在环境科学领域，仿真模拟研究被广泛应用于空气质量评估、气象灾害预警等方面。
在气候学领域，仿真模拟研究可以用于模拟气候变化，预测未来几十年的气候走势。
仿真模拟研究与风洞试验相辅相成。
风洞试验可以为仿真模拟提供验证数据，而仿真模拟可以帮助优化风洞试验设计，提高试验效率。
三、风洞试验与仿真模拟的重要性风洞试验与仿真模拟在大气工程中的重要性体现在以下几个方面：1. 减小成本和时间：采用风洞试验和仿真模拟可以有效减小研究成本和时间。
相对于实地试验，风洞试验和仿真模拟更加经济、高效。
大气物理学中的风洞实验
大气物理学中的风洞实验随着科技的发展，航空、汽车、建筑等领域对空气动力学的研究越来越深入，风洞实验就成为了大气物理学中重要的研究手段之一。
一、风洞实验的基本原理风洞实验是通过模拟不同风速、气象条件下的空气流动，研究物体在空气中的运动学、动力学和热学特性。
其基本原理是利用风洞的空气流动模拟大气层中的空气流动，再通过传感器、计量系统对不同参数进行测量，以获取空气流动的物理特性。
不同种类、不同尺寸甚至不同用途的物体都需要进行风洞实验。
风洞的设计与制造需要考虑到流体力学、机械工程学、电子技术等众多学科的知识。
不同种类、尺寸、形状的试验模型在风洞内的气动特性影响甚大，因此，选择合适的试验模型并且对模型进行精确的测试和分析才能有效地得到数据。
二、不同种类的风洞按照不同的气流传输模式及工作特性不同，可将风洞分为不同的类型。
常见的风洞一般可分为按照气流传输模式来划分的自由式风洞和闭式风洞。
1. 自由式风洞自由式风洞通过产生流速在试验房间内任意方向的气流，达到模拟在自然大气中的流动的目的。
它适合于研究横截面较大的流体力学问题。
根据气流产生方式，自由式风洞可以分为伺服式风洞和振动板式风洞两种。
伺服式风洞主要是通过一个由风扇和压力系统控制的龙门架的运动，来调整风口所受到的气流流量、压力和方向，实现气流方向、绕风和攻角的调整。
振动板式风洞则是利用声振技术，模拟流体运动的变化，使试验模型能够接受各种复杂的流动条件下的作用。
2. 闭式风洞闭式风洞是一种在旋转的容器中产生气流，通过局部进气孔产生的压力差，推动气流进入马上运动的容器中，再沿着容器的弯曲的流道，最终流回局部进气孔的装置。
按照载气种类不同，闭式风洞还可以分为空气闭式风洞和气体密闭风洞。
前者主要关注气体流动，如空气、氮气等，后者则通常用于模拟在真空环境下的气体流动。
由于闭式风洞可以产生更高的速度，因此它的应用范围更加广泛，可以用于航空、航天和汽车等领域。
三、风洞实验的应用风洞实验以其加工简单、成本较低、准确度高等特点，已经成为了研究空气动力学的广泛应用。
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大气工程风洞试验技术研究与应用
近年来，随着工程科技的不断发展，大气工程风洞试验技术在工程设计和风能
开发等领域的应用日益广泛。
本文将介绍大气工程风洞试验技术的研究现状和应用前景，并探讨其在不同领域的实际案例。
一、大气工程风洞试验技术的研究现状
大气工程风洞试验技术是一项涉及空气流动的实验技术，通过模拟大气环境中
的流动场，以验证、改进和优化工程设计。
目前，大气工程风洞试验技术主要分为物理模型试验和数值模拟试验两大类。
物理模型试验通过制作具有相似特性的缩比模型来模拟真实环境中的流动情况，从而验证工程设计的可行性。
数值模拟试验则通过计算机模拟流体力学和相关数值算法，对空气流动进行仿真，以分析流动状态和获得工程设计所需的参数。
目前，大气工程风洞试验技术在多个领域得到了广泛应用。
例如，建筑结构设
计中的风洞试验可以验证建筑物的稳定性和抗风能力，特别是高层建筑和跨海大桥等高风压环境下的工程。
同时，风洞试验也对风能开发具有重要意义。
通过对风力发电机组和风能转换装置的模拟试验，可以提高其风能捕捉效率，并优化工程设计。
除了上述常见应用领域外，大气工程风洞试验技术在交通运输、航空航天以及
环境保护等领域也有应用案例。
例如，在高速列车研发中，风洞试验可以模拟列车运行时的空气动力学特性，以优化列车结构和减小空气阻力，提高列车运行效率。
在航空航天领域，风洞试验可以模拟飞机在不同速度、高度和气候条件下的飞行情况，以评估飞机性能和改善飞行安全。
在环境保护领域，风洞试验可以模拟排放源的气流扩散和污染物传输，深入研究大气污染扩散规律，为应对大气污染问题提供科学依据。
二、大气工程风洞试验技术的应用前景
随着科技的日新月异，大气工程风洞试验技术正不断发展和创新。
一方面，传
统的物理模型试验正在向数字化和智能化方向发展，利用先进的传感器和数据采集技术，对实验过程进行实时监测和自动控制，提高试验的准确性和效率。
同时，数值模拟试验也在模型建立、算法改进以及计算效率等方面进行持续优化，以满足更多实际工程设计的需求。
另一方面，大气工程风洞试验技术在多领域的应用前景也日益广阔。
例如，在
新能源领域，风洞试验可以用于评估新型风能转换设备的性能，并推动风能发电技术的进一步发展。
在城市规划与设计中，风洞试验可以模拟城市建筑和环境对空气流动的影响，为城市规划提供科学依据，改善城市微气候环境。
此外，大气工程风洞试验技术还有望在火灾安全、气候变化和空气质量改善等方面发挥更重要的作用，为解决人类社会面临的重大问题提供技术支持和解决方案。
总之，大气工程风洞试验技术在工程设计、风能开发等领域的应用前景广阔。
通过不断研究和创新，提高试验技术的精确性和可靠性，大气工程风洞试验技术将为实际工程设计和环境保护等领域的发展提供更好的支持和保障，推动相关领域的科技进步和创新发展。