一种高速风蚀风洞和全自动风蚀实验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高速风蚀风洞和全自动风蚀实验系统。高速风蚀风洞包括风洞主体和动力装置；风洞主体包括沿内部气体流动方向依次连通的动力段、扩散段、整流段、收缩段以及实验段，动力装置设置于动力段，用于产生流动的气体；动力装置包括涡轮增压风机、出气机构和翼型结构，出气机构连通涡轮增压风机与动力段，并使得涡轮增压风机提供的压缩气体以偏向或朝向内部气体流动方向的方向流经翼型结构表面后环绕进入动力段；风洞主体包括直流吹气式或循环吹气式结构。本发明专利技术提供的高速风蚀风洞流场自然、稳定，且避免了风沙对于叶片及其转轴结构的磨损，使用寿命长，安全性高，具有更强的气流，风压、风量和风速均明显大于现有技术中有叶片风洞。中有叶片风洞。中有叶片风洞。

【技术实现步骤摘要】
一种高速风蚀风洞和全自动风蚀实验系统


[0001]本专利技术涉及风沙实验设备
，尤其涉及一种高速风蚀风洞和全自动风蚀实验系统。

技术介绍

[0002]风蚀风洞是研究风沙过程和风沙地貌的主要实验设备，能够在可控条件下研究各种动力、环境要素对风沙运动和微地貌发育过程的影响。一般航空、工业和高速交通用风洞为闭流循环式，虽然具有很大风速，但不能直接加入沙粒等介质，否则会对电机、转子轴、叶片等部件造成严重损坏，因此，不能开展风蚀过程的相关实验模拟工作。
[0003]风沙环境风洞或风蚀风洞已经得到普遍应用，可模拟各类沉积物的风蚀起动、传输与沉积过程。为避免风沙颗粒物对电机、转子轴、叶片等部件的影响，这类风洞均为开路直流吹气式结构，一般使用轴流吹气式或离心增压式风机，风速较小。现有风蚀风洞一般实验最大风速为40m/s，而实际运行风速一般在30m/s以下，因此，不能满足大风环境下(风速为70m/s)风沙砾流的风蚀实验要求。例如在我国兰新高铁途径的新疆百里风区，瞬时最大风速可达68m/s，这是野外实测的我国内陆最大瞬时风速记录值。另外我国西北地区还本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速风蚀风洞，包括风洞主体和动力装置；所述风洞主体包括沿内部气体流动方向依次连通的动力段、扩散段、整流段、收缩段以及实验段，所述动力装置设置于所述动力段，用于产生流动的气体；其特征在于，所述动力装置包括涡轮增压风机、出气机构和翼型结构，所述出气机构连通所述涡轮增压风机与动力段，并使得所述涡轮增压风机提供的压缩气体以偏向或朝向所述内部气体流动方向的方向流经翼型结构表面后环绕进入所述动力段；所述风洞主体包括直流吹气式结构或循环吹气式结构；所述直流吹气式结构还包括设置于所述动力段和扩散段之间的连接段，动力段、连接段、扩散段、整流段、收缩段以及实验段沿直线方向依次连通；所述循环吹气式结构还包括设置于所述实验段之后的积沙段，动力段、扩散段、整流段、收缩段、实验段以及积沙段呈矩形首尾连通，并在所述矩形的任意两边的相接处设置转弯连接段。2.根据权利要求1所述的高速风蚀风洞，其特征在于，所述出气机构包括与所述涡轮增压风机连通的环状气道和设置于所述环状气道内侧表面的环形出风口；所述环状气道在所述环形出风口朝向的一侧的至少部分内侧表面具有翼型的横截面形状以构成所述翼型结构。3.根据权利要求2所述的高速风蚀风洞，其特征在于，所述涡轮增压风机的额定功率200
‑
500kw，所述动力装置还包括与所述涡轮增压风机电连接的变频控制器，所述变频控制器的变频范围为0
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50Hz。4.根据权利要求2所述的高速风蚀风洞，其特征在于，所述动力装置包括加热装置，用于调节进入所述动力段的压缩空气的温度；优选的，所述加热装置包括设置于所述环状气道中的环形陶瓷电热丝。5.根据权利要求2所述的高速风蚀风洞，其特征在于，所述动力装置包括气体发生器，所述气体发生器用于调节所述压缩空气的组分；优选的，所述气体发生器包括二氧化碳发生器、氮气发生器、氧气发生器以及湿润空气发生器中的一种或多种组合。6.一种全自动风蚀实验系统，其特征在于，包括权利要求1
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5任一项所述的高速风蚀风洞以及测试组件；所述测试组件包括：输沙廓线全自动测试单元，至少用于测定所述实验段内的输沙廓线时间序列数据；和/或，起动风速全自动测试单元，至少用于测定所述实验段内的沉积物起动风速；和/或，长...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩庆杰，谢胜波，张克存，王军战，肖建华，
申请(专利权)人：中国科学院西北生态环境资源研究院，
类型：发明
国别省市：