一种多功能可移动式风蚀风洞制造技术

一种多功能可移动式风蚀风洞，包括风洞洞体及数据采集及控制系统，风洞洞体由进气段、动力段、过渡段、转角段、稳定段、收缩段、实验段和尾部扩散段组成，稳定段上壁板末段和实验段上壁板前端轴线处各设置一个皮托管，动力段内设有风扇、电动机、后整流罩和电机支座，实验段由七个筒体构成，数据采集及控制系统包括微压差变送器、数据采集卡、单极性可调精密直流稳压电源、工控机、不间断电源和变频器，稳定段和实验段的皮托管通过空心软管连接至微压差变送器输入端，微压差变送器输出端通过信号线与数据采集卡、工控机串联连接。变频器通过导线与动力段内的电动机连接。本实用新型专利技术可以模拟自然风，提供稳定可靠的连续可控风速，静压分布均匀，已满足了风洞设计的要求，可用于室内外进行土壤风蚀实验研究。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及风蚀风洞结构设计，特别是一种多功能可移动式风蚀风洞。
技术介绍
环境风洞一直是风沙物理学家和土壤风蚀研究者进行风蚀研究的首选工具。在欧美等地区，可移动式野外风蚀风洞对开展土壤水分、土壤结构、有机质、耕作制度、地表粗糙度和表土密度等风蚀影响因子的系统研究，发挥了极其重要的作用。美国农业部开发的土壤风蚀预报模型(WEPS)是目前最完整、手段最先进的模型，便是基于风洞的研究所取得的标志性成果。但WEPS的参数体系是依据美国的气象、地表等条件制定的，即使引进了 WEPS，模型参数的本土化亦是亟待解决的关键问题。当前我国关于土壤风蚀尘污染控制的研究处于起步阶段，土壤风蚀起尘、迁移、传输等定量研究缺乏基础数据，土壤风蚀尘对城市空气颗粒物的影响和污染控制技术及相关研究方法等存在局限性，更缺乏适合我国国情的风蚀预测系统，设计可移动式风蚀风洞的目的，就是围绕土壤风蚀起尘对城市空气颗粒物污染的影响、风蚀预测系统及其模型参数体系建立等研究，开展相关试验，为建立城市土壤风蚀型开放源综合调控技术体系，为我国城市环境空气质量的改善提供理论依据和技术支撑。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述存在问题，提供一种多功能可移动式风蚀风洞，该风蚀风洞结构简单。本技术的技术方案一种多功能可移动式风蚀风洞，包括风洞洞体及数据采集及控制系统，风洞洞体由进气段、动力段、过渡段、转角段、稳定段、收缩段、实验段和尾部扩散段组成，其中进气段、动力段和过渡段为倾斜设置部分，稳定段、收缩段、实验段和尾部扩散段为水平设置部分，通过转角段实现前后连接，进气段与动力段通过法兰连接并设有密封橡胶垫，动力段与过渡段采用柔性连接，过渡段、转角段、稳定段、收缩段、实验段和尾部扩散段之间的连接处均为矩形截面并采用卷边结构，连接处通过螺栓连接并设有密封橡胶垫，稳定段上壁板末段和实验段上壁板前端轴线处各设置一个皮托管；所述进气段设有双扭线形喇叭型进气唇口的圆型筒体，筒体内固定有安全网、前整流罩和预扭导流片，安全网为圆形普通2目不锈钢铁丝网，置于前整流罩前端并通过进气段壁面的挂钩固定，前整流罩为半椭球体形，预扭导流片为等宽圆弧翼型；所述动力段为圆形筒体，筒体外设有两道用于加固的环筋和支架，筒体内固定有风扇、电动机、后整流罩和电机支座，风扇与电动机连接，后整流罩为一段光滑函数曲线的旋成体，尾部尖端处为半球面；所述过渡段为天圆地方型喇叭体，一端为圆形截面并与动力段连接，另一端为矩形截面，过渡段上、下面为梯形平面，两侧为曲面；所述转角段为矩形弯管，弯管一端开口截面垂直于地面并与稳定段连接，另一端开口截面为倾斜面并与过渡段连接，弯管内固定有转角导流片和横隔板；所述稳定段为矩形筒体，筒体内固定有蜂窝器和阻尼网；所述收缩段6为轴向对称的不规则矩形筒体，进气端和出气端均为矩形截面，收缩段6的上、下面为矩形平面，两侧为曲面；所述实验段由与地面平行的七个轴对称梯形连接筒体构成，包括四个模拟区段筒体、两个实验区段筒体和I个测试区段筒体，实验段筒体截面为正方形，整个实验段两侧边的扩散角为0.2-0. 8°，两个实验区段筒体的底板为可拆卸式结构并通过螺栓连接，七个筒体的侧面分别设有玻璃观察窗，顶部开有3-7个检修口 ；所述尾部扩散段为与地面平行的轴对称梯形筒体，进气端和出气端均为矩形截面，尾部扩散段的上、下面为轴对称梯形平面，两侧为矩形平面；所述数据采集及控制系统包括微压差变送器、数据采集卡、单极性可调精密直流稳压电源、工控机、不间断电源(UPS)和变频器。稳定段和实验段的皮托管通过空心软管连接至微压差变送器输入端，微压差变送器输出端通过信号线与数据采集卡、工控机串联连接，变频器通过导线与动力段内的电动机连接。所述风洞洞体倾斜设置部分轴线与水平设置部分轴线的夹角为20°。 所述动力段与过渡段的柔性连接采用硅胶涂覆玻璃纤维布绑缚于动力段和过渡段接口处外缘并用两道喉箍箍紧。所述过渡段矩形截面面积与圆形截面面积之比为2. 54 1，两侧曲面的全扩散角为 20-40。。所述转角导流片为大弦长RAF-E翼型导流片，横隔板沿气流方向倾斜设置，横隔板20与中心轴线的夹角为5-10°。所述蜂窝器21为正六边形格子结构，长径比为8 1，阻尼网22的网眼密度为24目或18目。所述收缩段前矩形截面面积与后矩形截面面积之比为2 1，两侧曲面的全扩散角为 20-40°。所述尾部扩散段前矩形截面面积与后矩形截面面积之比为I : 2. 24，两侧面的全扩散角为10-40°。本技术的优点及产生的有益效果是I.进气段进气唇口设计为双扭线形，保证了气体良好的流动状态和较小的进气损失;2.过渡段以柔性连接与动力段相连，以达到较佳的隔振效果，并有利于风洞的拆卸和安装；3.动力段和过渡段采用向上20°的仰角设计，并在转角处设置转角导流片，避免气流经过转角时发生分离，出现漩涡或发生脉动，有效改善了气流流动，保证了流场的均匀性；4.稳定段采用蜂窝器和阻尼网的内置组合技术，起到了导直气流和降低湍流度的作用，减小了流速波动，保证了实验段入口气流速度的均匀稳定；5.侧壁扩散式结构，随着附面层厚度增加，截面相应扩大，从而使位流截面维持不变，消除流向压力梯度；6.尾部扩散段，降低了经过实验段的气流流速，把气流的动能变为压力能，降低了风洞需用功率，避免了涡流对测试区流场的影响；7.该风蚀风洞适用于室内、外风蚀研究的采样要求，可方便地置于室内或野外进行风蚀现象、风蚀规律等风蚀研究的试验工具，特别适用在野外原状地表上开展风蚀研究的风洞。附图说明图I为该多功能可移动式风蚀风洞俯视结构示意图。图2为该多功能可移动式风蚀风洞主视结构示意图。图3为该风洞进气段剖视结构放大示意图。图4为该风洞动力段剖视结构放大示意图。图5为该风洞转角段侧视结构放大示意图。图6为该风洞稳定段侧视结构放大示意图。图中1.进气段 2.动力段 3.过渡段 4.转角段 5.稳定段 6.收缩段7.实验段8.尾部扩散段9.进气唇口 10.安全网11.前整流罩12.预扭导流片13.环筋14.支架15.风扇16.电动机17.后整流罩18.电机支座19.转角导流片20.横隔板21.蜂窝器22.阻尼网23.玻璃观察窗24.检修口 25_I、25_II.皮托管26.变频器27.微压差变送器28.数据采集卡29.单极性可调精密直流稳压电源30.工控机31.不间断电源32.外接电源具体实施方式实施例一种多功能可移动式风蚀风洞，如图I、图2所示，包括风洞洞体及数据采集及控制系统。风洞洞体由进气段I、动力段2、过渡段3、转角段4、稳定段5、收缩段6、实验段7和尾部扩散段8组成，其中进气段I、动力段2和过渡段3为倾斜设置部分，稳定段5、收缩段6、实验段7和尾部扩散段8为水平设置部分，通过转角段4实现前后连接，风洞洞体倾斜设置部分轴线与水平设置部分轴线的夹角为20°，进气段I与动力段2通过法兰连接并设有密封橡胶垫，动力段2与过渡段3采用柔性连接，即采用硅胶涂覆玻璃纤维布绑缚于动力段2和过渡段3接口处外缘并用两道喉箍箍紧，过渡段3、转角段4、稳定段5、收缩段6、实验段7和尾部扩散段8之间的连接处均为矩形截面并采用卷边结构，连接处通过螺栓连接并设有密封橡胶垫，稳定段上壁板末段和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能可移动式风蚀风洞，其特征在于：包括风洞洞体及数据采集及控制系统，风洞洞体由进气段、动力段、过渡段、转角段、稳定段、收缩段、实验段和尾部扩散段组成，其中进气段、动力段和过渡段为倾斜设置部分，稳定段、收缩段、实验段和尾部扩散段为水平设置部分，通过转角段实现前后连接，进气段与动力段通过法兰连接并设有密封橡胶垫，动力段与过渡段采用柔性连接，过渡段、转角段、稳定段、收缩段、实验段和尾部扩散段之间的连接处均为矩形截面并采用卷边结构，连接处通过螺栓连接并设有密封橡胶垫，稳定段上壁板末段和实验段上壁板前端轴线处各设置一个皮托管；所述进气段设有双扭线形喇叭型进气唇口的圆型筒体，筒体内固定有安全网、前整流罩和预扭导流片，安全网为圆形普通2目不锈钢铁丝网，置于前整流罩前端并通过进气段壁面的挂钩固定，前整流罩为半椭球体形，预扭导流片为等宽圆弧翼型；所述动力段为圆形筒体，筒体外设有两道用于加固的环筋和支架，筒体内固定有风扇、电动机、后整流罩和电机支座，风扇与电动机连接，后整流罩为一段光滑函数曲线的旋成体，尾部尖端处为半球面；所述过渡段为天圆地方型喇叭体，一端为圆形截面并与动力段连接，另一端为矩形截面，过渡段上、下面为梯形平面，两侧为曲面；所述转角段为矩形弯管，弯管一端开口截面垂直于地面并与稳定段连接，另一端开口截面为倾斜面并与过渡段连接，弯管内固定有转角导流片和横隔板；所述稳定段为矩形筒体，筒体内固定有蜂窝器和阻尼网；所述收缩段(6)为轴向对称的不规则矩形筒体，进气端和出气端均为矩形截面，收缩段(6)的上、下面为矩形平面，两侧为曲面；所述实验段由与地面平行的七个轴对称梯形连接筒体构成，包括4个模拟区段筒体、2个实验区段筒体和1个测试区段筒体，实验段筒体截面为正方形，整个实验段两侧边的扩散角为0.2？0.8°，两个实验区段筒体的底板为可拆卸式结构并通过螺栓连接，七个筒体的侧面分别设有玻璃观察窗，顶部开有3？7个检修口；所述尾部扩散段为与地面平行的轴对称梯形筒体，进气端和出气端均为矩形截面，尾部扩散段的上、下面为轴对称梯形平面，两侧为矩形平面；所述数据采集及控制系统包括微压差变送器、数据采集卡、单极性可调精密直流稳压电源、工控机、不间断电源和变频器，稳定段和实验段的皮托管通过空心软管连接至微压差变送器输入端，微压差变送器输出端通过信号线与数据采集卡、工控机串联连接，变频器通过导线与动力段内的电动机连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姬亚芹，吴丽萍，王嘉珺，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：实用新型
国别省市：