狭管效应气象科普演示模型及模拟方法与流程

[0001]
本发明涉及气象科普知识仿真模拟技术领域，特别涉及一种狭管效应气象科普演示模型及模拟方法。


背景技术：

[0002]
近二十多年，伴随着经济持续快速发展及城镇化持续推进，人类活动对气候产生了明显的影响，人们对气象科普的需求日益增加，从目前的气象科普教育活动方式看，科普宣传大多以讲授、印刷品为主，真正探究式学习较少。“狭管效应”是一种常见的气象现象，气流流经狭窄地区时，由于流动路径变窄，导致流速加快，并因气体具有可压缩性，密度也会增大。有关气象部门测试显示，在城市刮起六或七级大风时，“狭管效应”能使通过高楼之间的瞬时风力达到十二级，广告牌和一些院墙很难抵御。此类气象现象大多难以直观展示，部分可展示现象的科普展品体积巨大且构造复杂，适用范围有限，同时操作复杂，限制了科普覆盖面。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明第一方面提供一种狭管效应气象科普演示模型，第二方面提供一种狭管效应的模拟方法，可通过科普演示逐步展现，模拟狭管效应的产生。
[0004]
根据本发明第一方面实施例的狭管效应气象科普演示模型，包括：底板；送风单元，设置在底板上；受风单元，设置在底板上并朝向送风单元，受风单元与送风单元之间形成气流通道；建筑模型单元，包括若干组，若干建筑模型单元设置于气流通道的一侧或两侧。
[0005]
根据本发明实施例的狭管效应气象科普演示模型，至少具有如下有益效果：模型易于操作、演示范围广，同时便于储存和携带。在科普展示中，通过对建筑模型单元的构建摆放、调整角度探知风速的变化规律，不仅增强了操作性和趣味性，而且强化思维能力的同时扩展气象视野，提升了气象素养和对气象防灾减灾的认识。
[0006]
根据本发明的一些实施例，还包括风速仪，风速仪设置于气流通道上。
[0007]
根据本发明的一些实施例，建筑模型单元包括若干相互拼接的积木块，积木块呈矩形体结构。
[0008]
根据本发明的一些实施例，积木块上嵌有若干磁铁，相邻两个积木块适于通过磁铁之间的吸附相互连接。
[0009]
根据本发明的一些实施例，积木块采用亚克力材料制成。
[0010]
根据本发明的一些实施例，底板表面设有磁性镀层，积木块适于吸附于磁性镀层上。
[0011]
根据本发明的一些实施例，建筑模型单元包括两组，两组建筑模型单元分别设置于气流通道的两侧，两组建筑模型单元之间的夹角为0～60
°
。
[0012]
根据本发明的一些实施例，送风单元包括多档位风扇。
[0013]
根据本发明的一些实施例，受风单元包括广告牌模型。
[0014]
根据本发明第二方面实施例的狭管效应的模拟方法，包括上述实施例中的狭管效应气象科普演示模型，还包括积木块和风速仪，包括以下步骤：a、将送风单元设置于底板上，开启送风单元产生气流；b、通过磁铁之间的吸附力拼接积木块，组成至少一组建筑模型单元；c、将建筑模型单元沿气流方向设置于底板上；d、将受风单元设置在底板上，送风单元面对气流方向设置；e、利用风速仪测得气流的初始风速以及受风单元处的风速。
[0015]
根据本发明实施例的狭管效应的模拟方法，至少具有如下有益效果：通过改变建筑模型单元的形状结构、放置数量或者摆放位置，可以形成不同的演示对比例，从而测得不同环境下的风速数据，同时，风速大小直观地体现在受风单元的状态上，进而反应出环境特征对狭管效应的影响，具有演示方法简单、便于控制变量得出对比例的优点。
[0016]
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0017]
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0018]
图1为本实施例狭管效应气象科普演示模型的结构示意图；
[0019]
图2为本实施例积木块的结构示意图；
[0020]
图3为本实施例两组建筑模型单元平行状态下的俯视图；
[0021]
图4为本实施例两组建筑模型单元30
°
夹角的俯视图；
[0022]
附图标号：底板100；送风单元200；受风单元300；建筑模型单元400；积木块401；风速仪500。
具体实施方式
[0023]
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0024]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“横向”、“纵向”、“竖向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0025]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0026]
根据本发明第一方面实施例的狭管效应气象科普演示模型，参考图1、图2、图3，包括：底板100，底板100呈矩形板结构，本实施例中的底板100上表面设有磁性镀层，并标注有带刻度标尺网格线与度数；送风单元200，设置在底板100上；受风单元300，通过磁铁吸附在底板100上，受风单元300朝向送风单元200的送风口设置，受风单元300与送风单元200之间形成气流通道；建筑模型单元400，包括若干组，若干建筑模型单元400沿气流通道设置于气流通道的一侧或两侧，本实施例中的建筑模型单元400包括有两组，在“狭管效应”的模拟过程中，通过调整建筑模型单元的数量及位置，获得不同建筑模型环境下的风力效果，所以其建筑模型的数量并不局限于本实施例中两组，还可以并列设置的三组或四组。
[0027]
根据本发明实施例的狭管效应气象科普演示模型，至少具有如下有益效果：模型易于操作、演示范围广，同时便于储存和携带。通过对建筑模型单元的构建摆放、角度调整探知风速的变化规律，可增强操作性和趣味性，强化思维能力的同时扩展了气象视野，提升气象素养和对气象防灾减灾的认识。
[0028]
本发明的一些实施例中，参考图1，还包括风速仪500，风速仪500通过托架设置于气流通道上，本实施例中的风速仪为市面上常用的手持便携风速计，它由六页风轮组成感应部分，测量风速显示于风轮下的显示屏上，在风力的作用下，风轮以正比于风速的转速旋转，风速仪500的作用在于测量气流通道上的风速，同时，还可以通过分别测量送风单元和受风单元处的风速，得出气流通道上的风速变化值，直观地反映出模型的模拟效果。
[0029]
本发明的一些实施例中，参考图2，建筑模型单元400包括若干相互拼接的积木块401，积木块401呈矩形体结构。本实施例中，每个建筑模型单元400均为由三块上下叠加的积木块拼接而成的仿真模拟高楼。通过积木块401的叠加结构，可以自由改变建筑模型的高度，提高科普展示的趣味性、灵活性，同时还具备便于携带的优点。
[0030]
本发明的一些实施例中，参考图2，积木块上嵌有若干磁铁，相邻两个积木块适于通过磁铁之间的吸附相互连接。本实施例中，每组积木块均嵌设有十粒磁铁，通过磁铁之间相互吸引的结构可以轻松实现不同积木块之间的相互叠加，便于拼接和拆卸。
[0031]
本发明的一些实施例中，积木块采用亚克力材料制成。相比于塑料或木材等现有的积木材料，亚克力材料具备有更高的密度，提高建筑模型单元的重量，保证建筑模型单元在受风时的稳定性。
[0032]
本发明的一些实施例中，底板表面设有磁性镀层，积木块通过磁铁适于吸附于磁性镀层上，从而实现建筑模型单元的定位安装，通过设置磁性镀层可以为建筑模型单元的定位安装提供便利，同时保证建筑模型单元的稳定，便于调整建筑模型单元之间的角度和位置。
[0033]
本发明的一些实施例中，参考图1、图3、图4，建筑模型单元400包括两组，两组建筑模型单元400分别设置于气流通道的两侧，两组建筑模型单元400之间的夹角一般为0～60
°
，本实施例中，根据演示需求，两组建筑模型单元之间的角度可以是30
°
、60
°
或者相互平行设置，还可以是根据科普演示需要的其它任意角度，通过多组角度的建筑模型单元可以模拟不同的街道环境，测得不同建筑场景下的数据。
[0034]
本发明的一些实施例中，参考图1，送风单元200包括多档位风扇，本实施例中的多档位风扇为市面上常用的家用风扇，多档位风扇用于提供风力源，同时通过调节档位得出适当的测试风速，保证受风单元在无建筑模型单元的状态下不被吹倒，同时在加入建筑模
型单元后，受风单元表现出明显晃动或者被吹倒，以体现出建筑模型单元对风速的影响效果。除本实施例中的多档位风扇以外，送风单元还可以是吹风机或无扇叶风扇等适于产生气流的设备。
[0035]
本发明的一些实施例中，参考图1，受风单元300包括广告牌模型，广告牌模型的牌面垂直于气流通道中的气体流径设置，广告牌模型可以模拟城市设施环境，间接反映狭管效应对城市设施的不良影响。受风单元的作用在于通过受风后的晃动程度反映出不同环境下的风速变化量，受风单元还可以是汽车模型或墙体模型等。
[0036]
根据本发明第二方面实施例的狭管效应的模拟方法，包括上述实施例中的狭管效应气象科普演示模型，还包括积木块和风速仪，包括以下步骤：a、将送风单元设置于底板上，开启送风单元产生气流；b、通过磁铁之间的吸附力拼接积木块，组成至少一组建筑模型单元，其中，建筑模型单元的结构不是固定的，建筑模型单元可以根据积木块的不同搭配拼接方式形成不同的结构，可以是高楼模型或者其它地标模型，还可以是山地峡谷模型等具备送风面结构的其它模型，同时，建筑单元模型的数量也不是固定的，可以根据科普演示的实际需要调整建筑单元模型的数量，本实施例中的建筑模型单元通过三组积木块沿竖直方向依次拼接而成；c、将建筑模型单元沿气流方向设置于底板上，建筑单元模型的放置于气流的两侧，可以根据科普演示中不同的需求改变放置位置和放置数量，以形成不同的科普演示对比例，便于收集多组数据，本实施例中的建筑模型单元包括八组，其中气流通道的两侧分别并列设置有四组建筑模型单元；d、将受风单元设置在底板上，送风单元面对气流方向设置；e、利用风速仪测得气流的初始风速以及受风单元处的风速从而测得科普演示相关数据。
[0037]
本发明实施例中的狭管效应的模拟方法原理如下：通过改变建筑模型单元的数量反映出不同的建筑环境对狭管效应造成的影响，可依次在气体通道的单侧设置建筑模型单元、在气体通道的两侧各设置一组建筑模型单元、在气体通道的两侧各设置两组建筑模型单元等对比例，利用风速仪测得不同建筑模型单元数量的风速，进而得出相关数据；同时，还可以通过调整建筑模型单元的布局反映出不同的建筑环境对狭管效应产生的影响，可依次在气体通道上的两侧各设置一组平行摆放的建筑模型单元、在气体通道上的两侧各设置一组夹角为30
°
的建筑模型单元、在气体通道上的两侧各设置一组任意夹角(如30
°
、60
°
)的建筑模型单元等对比例，利用风速仪测得不同角度的风速，进而得出多组测量数据。
[0038]
在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0039]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

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