CN109724766A - 一种风沙环境风洞抽气式风沙流梯度高集沙率装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风沙环境风洞抽气式风沙流梯度高集沙率装置，其特征是沙尘梯度收集器设置风沙流进沙口，与风沙流进沙口连通的有梯度通道，与梯度通道相连的有收集器安放口，收集器安放口外部露出梯度漏嘴上分别装有抽气连接管，梯度漏嘴向下垂直床面与抽气连接管连接，抽气连接管再与风沙流抽气支管相接，风沙流抽气支管出口套入各自通道的风沙流分离罐上，风沙流分离罐与称量瓶连通，称量瓶底部安放高精度称重传感器，由高精度称重传感器测量称量瓶内的输沙量。本发明所测的输沙量精准、无误，对于揭示风沙流经过流场变化规律，对于研究风速与土壤结构和土壤含水量与土壤风蚀的关系提供数据支撑。

Description

一种风沙环境风洞抽气式风沙流梯度高集沙率装置

技术领域

本发明属于一种测量装置，具体是指一种风沙环境风洞抽气式风沙流梯度高集沙率装置。

背景技术

风沙环境风洞试验是为模拟野外风沙现象而设计的大型仪器备。在进行风沙现象的模拟实验中，风速在2米/秒～40米/秒的范围内连续变化调速，风速大小由人为控制变速器完成。在科学实验活动中，风速与输沙量的关系、沙通量的测定是研究风沙起跳机制，进行风沙流的研究和工程计算的一个重要物理量。风洞实验基于风沙物理学原理对防沙体系进行观测评价与运用、防风固沙措施提供了科学依据，可是在沙风洞观测风沙运动经过流场的试验研究中，存在这样一个问题，即当气流速度达到某一风速时，需要一段时间，然而当风速达到稳定的拟定值的过程中，风沙环境风洞中的沙床面已发生了变化，沙风洞试验段安置积沙仪已进入跃移的沙粒，造成某一风速下输沙量有误差。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的在于提供一种风沙环境风洞抽气式风沙流梯度高集沙率装置，利用各器件的对接，无沙流失，风速与风洞内气流同步，由高精度称重传感器测量称量瓶内的输沙量，所测的输沙量精准、无误。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种风沙环境风洞抽气式风沙流梯度高集沙率装置，主要是由抽

气泵、称量瓶、高精度称重传感器、风沙流分离罐、梯度漏嘴、风沙环境风洞内、沙床面、梯度通道、沙尘梯度收集器、无纸多通道记录仪、多路传感器供桥电路、试验沙障模型构成。在风沙环境风洞内，收集器安放口将装置固定侧板两边用螺丝螺母拧紧，沙尘梯度收集器置放收集器在安放口的床面底部板上，板上铺设沙床面，铺设好后把要求检测的试验沙障模型在离沙尘梯度收集器风沙流进沙口前方1米处布置。用收集器上的提手将沙尘梯度收集器置放在风沙流进沙口前方1米处，并且沙尘梯度收集器集沙口面对气流风速风向，沙尘梯度收集器内的梯度通道底端，从风洞底板下收集器安放口外部露出梯度漏嘴上分别装有抽气连接管，连有梯度漏嘴。梯度漏嘴向下垂直床面放入沙尘梯度与抽气连接管连接，抽气连接管与风沙流抽气支管相接，用扎带扎紧，风沙流抽气支管出口套入各自通道的风沙流分离罐上，也用扎带扎紧，风沙流分离罐与称量瓶连通，称量瓶底部安放高精度称重传感器，在各自通道的风沙流分离罐部装有沙尘排放嘴，风沙流分离罐与沙尘排放嘴支路上设置排沙阀，气流抽气支管通过各自的支路流量调节阀与抽气主管道连通，抽气主管道出口上安装的抽气泵，485信号供电线通过多路传感器供桥电路向高精度称重传感器供电和传输到无纸多通道记录仪记录储存。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、在风沙环境风洞试验收集风沙流中多数采用置放阶梯式集沙仪，阶梯式集沙仪设梯度通道安装十分不方便，或是在风洞中放置网式集沙仪，细沙尘容易从网的空隙中流出。本发明将沙尘梯度收集器置放在风沙流进沙口前方合适的位置，避免阶梯式集沙仪进沙口产生风沙扰动部分，即沙尘达到进沙口前期由于扰流使得进沙效率降低减少了进沙量（这种现象可以从PAV试验高速摄影失踪粒子可以看到），克服了网式集沙仪细沙流失现象。本发明可以利用抽气泵和试验风速大小通过调节流量阀门大小可以使得进沙口内和前方入口气流速度一致，这样就避免了气流在进口的扰流现象，由此达到百分之99的集沙量。

2、现应用的集沙仪未设置自动称重***。本发明的试验完成后，从各自通道的风沙流分离罐底部收集到的沙尘1通过支路排沙阀，从排沙漏排放嘴流入到高精度称重传感器安放的称量瓶中，可以通过研制的多路称重传感器装置对不同梯度的沙尘一次同步称重记录储存。同时，装置由于采用了风沙流沙尘分离罐对风沙流进行分离，通过各气流调节阀门和各支路排沙阀门控制，一个是起进沙口流速调节与风洞风速一致作用，不使集沙口产生扰动，二是通过抽气支管、抽气主管抽出分离罐内洁净气流；沉降在分离罐内的沙尘通过一次试验堆积后，关掉风机将各通道排沙阀门打开，沉降的沙尘从排沙嘴流到称重瓶内称重，这种采集、分离、抽气、沉降、关机、排沙和称重为一体，提高了收集沙尘效率，排除了风压对电子天平称重装置压力，提高了称重精度。解决了现有技术每次测完后把仪器取出，再一个一个将沙粒从集沙盒倒出来，在天平上称重，作手工记录。然后再把集沙盒放入集沙仪内部对准进沙口，再进行下一次沙尘的测量收集，每次安装程度不一样产生误差比较大的问题。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明的技术方案再作进一步的说明：

如图1所示，一种风沙环境风洞抽气式风沙流梯度高集沙率装置，主要是由抽气泵1、称量瓶4、高精度称重传感器5、风沙流分离罐8、梯度漏嘴9、风沙环境风洞内13、沙床面15、梯度通道20、沙尘梯度收集器21、无纸多通道记录仪23、多路传感器供桥电路24、试验沙障模型26构成。在风沙环境风洞13内，10个收集器安放口27将两边固定侧板17用螺丝螺母18拧紧。在铺设沙子前，把安放沙尘梯度收集器的安放口27用板子盖好防止床面铺设的沙子流失，板上铺设沙床面15。沙床面15为长2米，宽1米，厚度0.01米的沙尘12。沙床面15铺设好后把要求检测的试验沙障模型26在离沙尘梯度收集器21风沙流进沙口19前方1米处。用收集器上的提手22将沙尘梯度收集器21置放收集器安放口27床面底部30板上，离风沙流进沙口19前方1米处，并且将沙尘梯度收集器21集沙口面对气流风速风向14，沙尘梯度收集器21内的梯度通道20底端、居于风洞底板间收集器安放口27外部露出的梯度漏嘴9上分别装有10个抽气连接管10，连有10个梯度漏嘴9，风沙环境风洞13内试验部件布置完成。在风沙环境风洞13外，10个梯度漏嘴9向下垂直床面与10个抽气连接管10连接，10个抽气连接管10与10个风沙流抽气支管11相接，用扎带28扎紧，风沙流抽气支管11出口套入各自通道的风沙流分离罐8上，也用扎带28扎紧，10个风沙流分离罐8与10个称量瓶4连通，10个称量瓶4底部安放10个高精度称重传感器5，在各自通道的风沙流分离罐8装有沙尘排放嘴7，风沙流分离罐8与沙尘排放嘴7支路上设置排沙阀6，10支气流抽气支管29通过各自的支路流量调节阀3与各自的抽气主管道2连通，抽气主管道出口上安装的抽气泵1排出风沙流中的洁净气流，通过支路流量调节阀3控制抽气流量大小提高集沙尘收集效率能达到百分之99，在各自通道的风沙流分离罐8下部还装有沙尘排放嘴7上有支路排沙阀6可以将一次试验完成后在各自通道的风沙流分离罐8底部收集到的沙尘12通过支路排沙阀6从排沙漏嘴7流入到高精度称重传感器5安放的称量瓶4中。585信号供电线25通过多路传感器供桥电路24向高精度称重传感器5供电和传输到无纸多通道记录仪23记录储存。

实施过程中，风沙环境风洞试验模型布置，床面铺沙，防止沙尘梯度收集装置收集部分，先关闭风洞窗门。底部连接各抽气通道管路，关闭支路流量调节阀3和支路排沙阀6。风沙环境风洞13内，开启风机，将风速由2米/秒调到10米/秒。风速达10米/秒，风速值稳定后，微调各支路流量调节阀3达到与风洞内气流同步。打开各支路流量调节阀3和支路排沙阀6到事先调试好的10米/秒试验流速值，打开风沙流进沙口19前盖板开始记录时间，跃移沙粒16从风沙流进沙口19进入沙尘梯度收集器21内的梯度通道20，梯度通道20内的沙尘12再由梯度通道20流入相连的有10个收集器安放口27，再由10个收集器安放口27流入外部露出10个梯度漏嘴9上分别装有10个抽气连接管10，10个梯度漏嘴9向下垂直床面与10个抽气连接管10连接，抽气连接管10与风沙流抽气支管11相接，

当达到试验记录时间后，停止风洞风机，关闭抽气泵1，关闭流量调节阀门3，打开称重采集***开关，打开各支路排沙阀门开关6，

485串口自动称重各通道收集的沙尘重量，记录储存显示重量值。

一次试验收集称重操作结束后紧跟着就进行下个风速测量，操作步骤同前一样，只是风速不同。减少重复安装集沙仪次数，降低人为影响误差。

Claims (1)

1.一种风沙环境风洞抽气式风沙流梯度高集沙率装置，主要是由抽气泵（1）、称量瓶（4）、高精度称重传感器（5）、风沙流分离罐（8）、梯度漏嘴（9）、风沙环境风洞内（13）、沙床面（15）、梯度通道（20）、沙尘梯度收集器（21）、无纸多通道记录仪（23）、多路传感器供桥电路（24）、试验沙障模型（26）构成，在风沙环境风洞（13）内，收集器安放口（27）将装置固定侧板（17）两边用螺丝螺母（18）拧紧，沙尘梯度收集器（21）置放收集器在安放口（27）的床面底部（30）板上，板上铺设沙床面（15），铺设好后把要求检测的试验沙障模型（26）在离沙尘梯度收集器（21）风沙流进沙口（19）前方1米处布置，其特征是：用收集器上的提手（22）将沙尘梯度收集器（21）置放在风沙流进沙口（19）前方1米处，并且沙尘梯度收集器（21）集沙口面对气流风速风向（14），沙尘梯度收集器（21）内的梯度通道（20）底端，从风洞底板下收集器安放口（27）外部露出梯度漏嘴（9）上分别装有抽气连接管（10），抽气连接管（10）连有梯度漏嘴（9），梯度漏嘴（9）向下垂直床面放入沙尘梯度与抽气连接管（10）连接，抽气连接管（10）与风沙流抽气支管（11）相接，用扎带（28）扎紧，风沙流抽气支管（11）出口套入各自通道的风沙流分离罐（8）上，也用扎带（28）扎紧，风沙流分离罐（8）与称量瓶（4）连通，称量瓶（4）底部安放高精度称重传感器（5），在各自通道的风沙流分离罐（8）部装有沙尘排放嘴（7），风沙流分离罐（8）与沙尘排放嘴（7）支路上设置排沙阀（6），气流抽气支管(29)通过各自的支路流量调节阀(3)与抽气主管道(2)连通，抽气主管道出口上安装的抽气泵(1)，485信号供电线(25)通过多路传感器供桥电路(24)向高精度称重传感器（5）供电和传输到无纸多通道记录仪（23）记录储存。