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

背景技術：

1、隨著現(xiàn)代建筑設計的復雜性和多樣性不斷提高，建筑結構的空氣動力學性能和流場特性變得越來越重要，為了確保建筑結構在各種風環(huán)境下的性能和安全性，利用風洞測試進行流場架構測試系統(tǒng)顯得至關重要；

2、而建筑結構風洞測試是一種通過模擬和測試建筑物在真實環(huán)境中的空氣動力學性能和流場特性的方法，它利用風洞設備產生和控制氣流，模擬建筑物在實際運行環(huán)境中遇到的各種風況，通過風洞測試，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構等，從而評估其空氣動力學性能和安全性，但是，現(xiàn)有的風洞流場測試架構在對建筑設計模型進行測試時，無法很好的根據不同的外部環(huán)境，進行調節(jié)，從而無法實現(xiàn)建筑模型在進行風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測試系統(tǒng)，可以有效解決背景技術中的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案為：

3、一種實驗室流場架構測試系統(tǒng)，包括模型支架、測控模塊、風洞設備、數據處理模塊、數據分析模塊、環(huán)境模擬模塊，所述模型支架根據實際建筑物的形狀和尺寸縮小至一定的比例，設計并制作建筑模型，模型應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、氣流速度和建筑結構的動態(tài)響應等。

5、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，所述風洞設備包括風扇、控制系統(tǒng)、氣流導軌，用于產生和控制氣流，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，所述數據處理模塊與分析模塊用于處理和分析測控系統(tǒng)采集的數據，提取建筑結構的空氣動力學性能參數和流場特性等。

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)境和風況，如風速、風向、溫度、濕度等，以評估建筑結構在不同環(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、根據實際建筑物的形狀和尺寸，設計并制作建筑模型，模型應與實際建筑物保持一致，包括細節(jié)和比例，選擇合適的材料制作模型，如木頭、塑料或泡沫等，確保模型的質量和穩(wěn)定性，對模型進行反復測試和驗證，確保其與實際建筑物的相似性和準確性，同時，要考慮到模型的穩(wěn)定性和安全性，以避免在風洞測試中出現(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)信號采集器和標記，以便在風洞測試中收集數據；

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構的動態(tài)響應；

11、s2、安裝風洞設備，包括風扇、控制系統(tǒng)和氣流導軌等，這些設備應該能夠產生穩(wěn)定、可控的氣流，以模擬建筑物在實際運行環(huán)境中遇到的各種風況；

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

13、設置數據處理和分析系統(tǒng)，準備用于處理和分析測試數據，該系統(tǒng)應該能夠自動處理和分析數據，并生成測試報告和圖表等；

14、對風洞測試設備進行反復調試和驗證，確保其正常運行和使用效果，同時，要考慮到設備的維護和升級，以保證測試結果的準確性和可靠性；

15、s3、環(huán)境模擬，模擬不同的氣候環(huán)境和風況，如風速、風向、溫度和濕度等，以評估建筑結構在不同環(huán)境下的性能和安全性，這些環(huán)境條件應該能夠模擬實際建筑物可能遇到的各種極端情況，風速范圍可以根據實際建筑物的高度和所在地的氣候條件來確定風速范圍，可以設定不同的風速等級，如0-10m/s、10-20m/s、20-30m/s，以模擬不同風環(huán)境下的建筑結構性能表現(xiàn)，可以設定不同的風向角度，如0°、45°、90°，以模擬實際建筑物在不同風向下的性能表現(xiàn)，溫度范圍，可以根據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)境下的建筑結構性能表現(xiàn)，濕度可以根據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)境下的建筑結構性能表現(xiàn)；

16、s4、啟動風洞設備和其他模擬設備，使模型處于所需的環(huán)境和風況中，同時，監(jiān)控模型的動態(tài)響應和傳感器的數據采集情況，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性能參數和流場特性等數據，這些數據應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構等，同時，在測試過程中，監(jiān)控模型的動態(tài)響應，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、數據處理，將測控系統(tǒng)采集的數據傳輸到數據處理和分析系統(tǒng)中，這些數據應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構等，且包括數據清洗、去除異常值、填補缺失值等，以保證數據的準確性和完整性；

18、s6、數據分析，提取建筑結構的空氣動力學性能參數和流場特性等，這些參數應該包括阻力系數、升力系數、渦旋脫落頻率等，同時，可以將數據按照風速、風向、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、標準差等統(tǒng)計指標，用于評估建筑結構的性能和安全性；

19、阻力系數cd：

20、cd=(f_d/(0.5*ρ*v^2*a))

21、升力系數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表示風速，a表示模型迎風面積；

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，a表示模型迎風面積；

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

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

29、與現(xiàn)有技術相比，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測試系統(tǒng)，通過模擬真實的建筑環(huán)境，可以更準確地評估建筑結構在實際情況下的性能表現(xiàn)，從而得到更可靠的測試結果，同時，模擬相同的建筑環(huán)境和風環(huán)境，可以對不同的建筑結構進行可比性的測試，從而更好地評估不同結構的性能優(yōu)劣，可以優(yōu)化建筑結構設計，提高其抗風能力和能效，從而更好地保證建筑的安全性和穩(wěn)定性。