一种运用人工气流来模拟建筑风环境的辅助实验设备制造技术

本发明专利技术公开了一种运用人工气流来模拟建筑风环境的辅助实验设备，包括主箱体、气流实验箱和影像采集单元，其中主箱体配备有用于产生人工气流的气流发生器，并在箱体内部一端设置与气流发生器可控相连通的气流缓冲空间；气流实验箱位于所述气流缓冲空间的上侧并通过格栅板与其相连，气流实验箱中放置待进行风环境模拟的建筑物模型且具备透明观测面；影像采集单元安装在气流实验箱的观测面外侧，并可沿着X轴和Y轴方向移动，由此当气流进入气流试验箱时对其流动轨迹进行拍摄。通过本发明专利技术，能够定性模拟各类建筑风环境并执行实时监测，同时具备结构紧凑、便于使用和操控、成本低等优点，因而尤其适用于建筑风环境模拟教学或其他类似的用途。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑设计
，更具体地，涉及一种运用人工气流来模拟建筑风环境的辅助实验设备。
技术介绍
在现代建筑设计与建造过程中，如何在建筑物室内外维护良好通风同时避免废气回流，是营造人体生理舒适度的重要因素，而且通风效率与建筑节能往往直接相关，因此对建筑风环境的研究正日益引起业内的关注和重视。在建筑设计教学的实践过程中，风环境认知的课题作为相当重要的课程内涵，同样是学生关注并感兴趣的方向之一。目前对建筑风环境的研究手段通常为风洞实验或采用计算机模拟预测。对于风洞(wind tunnel)模拟建筑风环境的方式,虽然能够比较准确地控制试验条件,但所需的实验环境较大，试验仪器昂贵、运转费用高，而且实验地点固定，不利于教学场合，因此很难满足各类建筑的风环境模拟测试用途；计算机模拟风环境的优点在于灵活性和反复模拟功能，但是由于其建模缺乏统一可信的测量尺寸，往往无法适用于复杂建筑形体的室内外风环境和精确的风速风向， 并存在教学直观性不强等问题。因此，在相关领域亟需寻找更为完善、便于操控的模拟方式，以便实现在工程设计和教学过程中更好地实现对建筑风环境的认知及研究。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种运用人工气流来模拟建筑风环境的辅助实验设备，其中通过对其构造及关键部件的设计，能够在一定精度下定性模拟各类建筑风环境并执行实时监测，同时具备结构紧凑、便于使用和操控、成本低等优点。按照本专利技术，提供了一种运用人工气流来模拟建筑风环境的辅助实验设备，其特征在于，该设备包括主箱体、气流实验箱和影像采集单元，其中:所述主箱体呈水平布置的箱体结构，其配备有用于产生人工气流的气流发生器，并在箱体内部一端设置与气流发生器可控相连通的气流缓冲空间；所述气流实验箱呈竖直布置的中空箱体，它位于所述气流缓冲空间的上侧并通过格栅板与其相连，气流实验箱中放置待进行风环境模拟的建筑物模型，且其作为观测面的正面为透明结构；所述影像采集单元安装在气流实验箱的透明观测面外侧，并可沿着X轴和Y轴方向来回移动，由此当气流从气流缓冲空间上升并进入气流试验箱时，对气流的流动轨迹进行拍摄。作为进一步优选地，所述辅助实验设备还包括计算机或投影仪，所述影像采集单元所拍摄的影像被传输给计算机，或是通过投影仪予以播放。作为进一步优选地，所述格栅板通过插槽设置在气流缓冲空间与气流实验箱之间，并可予以更换。作为进一步优选地，所述气流实验箱的顶部安装有风机，以便对气流实验箱内部的气流流速和气压进行调节。作为进一步优选地，所述设置在主箱体内部一端的气流缓冲空间具有观察面，且该观察面为透明的。作为进一步优选地，所述气流实验箱还具有后盖，该后盖相对于所述观测面设置在气流实验箱的背面，并带有把手且可绕其枢转轴开启或关闭。作为进一步优选地，所述影像采集单元包括支架滑槽、CXD支架和CXD摄像头，其中支架滑槽固定设置在气流试验箱观测面的两侧；CCD支架由垂直于观测面的的纵向支架和平行于观测面的横向支架共同构成框架结构，并可沿着该支架滑槽上下移动；CCD摄像头设置在横向支架上并可沿着其左右移动。作为进一步优选地，所述人工气流为人的肉眼可直接观测的烟雾。作为进一步优选地，所述主箱体的底部配备有多个万向轮，且其与气流实验箱之间通过滑槽在其联接位置可枢轴转动地相联。通过本专利技术所 构思的以上技术方案，与现有技术相比，主要具备以下的技术优占-^ \\\.1、由于利用人工气流来模拟环境气流，并结合其力学特性和运动规律分析，能够通过控制气流的产生量、密度、运动方向等属性来尽可能真实地模拟现实情况下的建筑风环境，并观测及获得反映其气流运动状态的相关信息；2、通过更换不同空隙宽度的格栅板来调节进入实验箱的气流量和流速，以及利用实验箱顶部的风机来控制其流速和气压，由此可获得各类所需的实验条件，扩大了该辅助实验设备的适用性；3、本专利技术中的影像采集单元可以在观测面上沿着XYZ三轴方向自由移动，这样便于控制不同视高和视点的影像采集，并获得准确的拍摄效果；此外，主箱体配备有万向轮并可与气流实验箱折叠，由此进一步提高了操作的便利性；4、按照本专利技术的实验设备整体结构紧凑、操作简单，并能通过自动化技术，以直观方式实现对各类建筑风环境的模拟和监测并保证其精度，因而尤其适用于建筑风环境模拟教学或其他类似的用途。附图说明图1是按照本专利技术的运用人工气流来模拟建筑风环境的实验设备的整体结构示意图；图2是图1中所示实验设备开启试验箱观测面后的结构示意图；图3是图1中所示实验设备的侧视图；图4是图1中所示实验设备的剖视图；图5是本专利技术中用于安装格栅板的不同规格插槽的示意图；图6是图1中所示试验设备折叠后的结构示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:1-主箱体 2-气流发生器插座 3-气流发生器开关 4-气流发生器油量表5-万向轮6-PVC三通管7-PVC直管8-观察面9-格栅板插槽10-密封胶11-格栅板 12-后盖 13-把手 14-枢转轴 15-固定插槽16-固定螺栓 17-箱顶格栅18-风机19-风机固定螺丝20-风机电线21-电线管22-电位器23-风机接电插头24-观测面28-CXD摄像头29-CXD固定板30-固定板螺栓31-支架滑槽32-注油口33-折叠旋钮34-滑槽具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1是按照本专利技术的运用人工气流来模拟建筑风环境的实验设备的整体结构示意图，图2是图1中所不实验设备开启试验箱观测面后的结构不意图。如图1和图2中所示，按照本专利技术的优选实施方式所构建地，该运用人工气流来模拟建筑风环境的辅助实验设备主要包括主箱体1、气流实验箱和影像采集单元，其中主箱体I呈水平布置的箱体结构，其内部配备有用于产生人工气流的气流发生器，并在箱体内部一端(图1中所示为右端)设置与气流发生器可控相连通的气流缓冲空间；气流实验箱呈竖直布置的中空箱体，它位于气流缓冲空间的上侧并通过格栅板与其相连，气流实验箱中放置待进行风环境模拟的建筑物模型，且其作为观测面的正面(图1中所示为向外的板面)为透明结构，譬如为玻璃板；影像采集单元安装在气流实验箱的透明观测面外侧，并可在与该观测面相平行的平面内沿着X轴和Y轴方向来回移动，由此当气流从气流缓冲空间上升并进入气流试验箱时，对气流的流动轨迹进行拍摄。 更具体地，主箱体I包括主箱体外壳、气流发生器、气流缓冲空间以及其他一些控制零件。为保证气密性，气流发生器内置在主箱体I中，它的插座2、开关3、油量表4以及注油口 32等均外露于主箱体外壳，以便操控。在主箱体I的底部，优选还配备有万向轮5，用于灵活移动主箱体。当气流发生器预热后，按下开关将喷射出气流，并经PVC三通管6和PVC直管7送入到处于一端的气流缓冲空间内。以便观察气流缓冲空间内的气流流动状态是否正常，在一个优选实施方式中，气流缓冲空间具有透明的观察面8。气流实验箱位于气流缓冲空间的上侧，是对待研究的模型进行实验的空间。在实验箱底部与气流缓冲空间相连的位置，譬如通过格栅板插槽9设置有格栅板11，并通过密封胶10予本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运用人工气流来模拟建筑风环境的辅助实验设备，其特征在于，该设备包括主箱体、气流实验箱和影像采集单元，其中：所述主箱体呈水平布置的箱体结构，其配备有用于产生人工气流的气流发生器，并在箱体内部一端设置与气流发生器可控相连通的气流缓冲空间；所述气流实验箱呈竖直布置的中空箱体，它位于所述气流缓冲空间的上侧并通过格栅板与其相连，气流实验箱中放置待进行风环境模拟的建筑物模型，且其作为观测面的正面为透明结构；所述影像采集单元安装在气流实验箱的透明观测面外侧，并可沿着X轴和Y轴方向来回移动，由此当气流从气流缓冲空间上升并进入气流试验箱时，对气流的流动轨迹进行拍摄。

【技术特征摘要】
1.一种运用人工气流来模拟建筑风环境的辅助实验设备，其特征在于，该设备包括主箱体、气流实验箱和影像采集单元，其中: 所述主箱体呈水平布置的箱体结构，其配备有用于产生人工气流的气流发生器，并在箱体内部一端设置与气流发生器可控相连通的气流缓冲空间； 所述气流实验箱呈竖直布置的中空箱体，它位于所述气流缓冲空间的上侧并通过格栅板与其相连，气流实验箱中放置待进行风环境模拟的建筑物模型，且其作为观测面的正面为透明结构； 所述影像采集单元安装在气流实验箱的透明观测面外侧，并可沿着X轴和Y轴方向来回移动，由此当气流从气流缓冲空间上升并进入气流试验箱时，对气流的流动轨迹进行拍摄。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述辅助实验设备还包括计算机或投影仪，所述影像采集单元所拍摄的影像被传输给计算机，或是通过投影仪予以播放。3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述格栅板通过插槽设置在气流缓冲空间与气流实验箱之间，并可予以更换。4.如权利要求1-3任意一项所述的设备，其特征在于，所述气...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷祖康，李心瑶，周乐，肖路，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：