[發(fā)明專(zhuān)利]沙粒沖擊儀

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110225210.7
• 申請(qǐng)日: 2011-08-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102323038A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董治寶;趙愛(ài)國(guó);張智
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01M9/06
• 分類(lèi)號(hào): G01M9/06
• 代理公司: 蘭州中科華西專(zhuān)利代理有限公司 62002
• 代理人: 馬正良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于實(shí)驗(yàn)室研究風(fēng)沙物理沙粒沖擊沙床面的器具。

背景技術(shù)

近半個(gè)世紀(jì)，我國(guó)科技工作者經(jīng)實(shí)驗(yàn)室研究和野外觀測(cè)試驗(yàn)不斷探索，在風(fēng)沙物理學(xué)研究方面獲得大量直觀的感性認(rèn)識(shí)，積累了相關(guān)豐富資料。野外觀察研究發(fā)現(xiàn)，風(fēng)沙移動(dòng)有兩種基本方式：即整個(gè)沙丘體的移動(dòng)和風(fēng)沙流。產(chǎn)生風(fēng)沙流的條件(起動(dòng)風(fēng)速)一般為5m·s^-1～6m·s^-1。在光板地上，沙粒粒徑為0.25mm、0.50mm和1.00mm，起風(fēng)速度為6.8m·s^-1、8.1m·s^-1和11.7m·s^-1。起動(dòng)風(fēng)速的大小受多種因素的影響，如沙地水分，地表狀況和沙粒粒徑。從上述大范圍區(qū)域觀察來(lái)看，沙粒運(yùn)動(dòng)總是取決于近地面氣流的合成風(fēng)向。但從小范圍來(lái)觀察，沙粒移動(dòng)方向又隨單一的正風(fēng)向或受小地形影響后改變方向的變向風(fēng)，即二次流轉(zhuǎn)移。

風(fēng)沙移動(dòng)，從宏觀上看是整體風(fēng)沙流運(yùn)動(dòng)，從微觀上看是無(wú)數(shù)單顆粒的移動(dòng)。顆粒在氣流中運(yùn)動(dòng)的受力機(jī)制是風(fēng)沙顆粒運(yùn)動(dòng)的核心問(wèn)題，從事風(fēng)沙流科學(xué)研究學(xué)者們認(rèn)識(shí)到，沙粒躍移運(yùn)動(dòng)是造成各種風(fēng)沙危害的重要原因，要科學(xué)有效地防止風(fēng)沙危害也必須了解風(fēng)沙顆粒運(yùn)動(dòng)，特別是躍移運(yùn)動(dòng)的機(jī)制。但是風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)是一種貼近地表的氣流對(duì)沙粒的搬運(yùn)現(xiàn)象，而且沙粒細(xì)小，幾何形狀不規(guī)則，運(yùn)動(dòng)變化迅速，采用一般的測(cè)試手段和方向難以確定風(fēng)沙顆粒運(yùn)動(dòng)的諸要素，顆粒的受力機(jī)制包括兩個(gè)方面，一是在運(yùn)動(dòng)瞬間的受力，二是顆粒在躍移過(guò)程中的受力。風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)首先考慮表現(xiàn)為單顆粒沙粒與氣流的相互作用，發(fā)生顆粒運(yùn)動(dòng)對(duì)風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)機(jī)制的深入認(rèn)識(shí)首先要從單顆粒運(yùn)動(dòng)研究入手。而單顆粒運(yùn)動(dòng)理論方面的研究進(jìn)展甚微。理論上的突破往往依賴(lài)于研究手段的革新，必須借助于科研器材的研發(fā)，因此，試驗(yàn)手段的先進(jìn)對(duì)于風(fēng)沙顆粒運(yùn)動(dòng)的研究關(guān)系甚大。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述，本發(fā)明的目的在于提供一種沙粒沖擊儀。利用該儀器，在PIV激光成像采集系統(tǒng)或高速攝影的配合下，對(duì)單顆粒沙粒軌跡運(yùn)動(dòng)的研究提供了技術(shù)保證。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)達(dá)到

一種沙粒沖擊儀，是由長(zhǎng)管、后蓋、后活塞、活塞套、后塞、前蓋、定位套、前活塞、彈簧和定位銷(xiāo)組成。長(zhǎng)管內(nèi)裝有活塞套，活塞套置有前活塞和后活塞，前活塞與定位套間裝有彈簧，定位套和前活塞軸線(xiàn)上設(shè)有中心孔，開(kāi)孔的前蓋緊箍于長(zhǎng)管；后活塞與后塞間設(shè)有彈簧，后蓋緊箍長(zhǎng)管；長(zhǎng)管一側(cè)有槽口，固結(jié)在后活塞上的拉栓置于槽口中；長(zhǎng)管與后活塞底部有凹孔，定位銷(xiāo)插于凹孔中，長(zhǎng)管座落在支座上。

本發(fā)明的特點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果是：

1、本發(fā)明采用PIV激光成像采集系統(tǒng)或高速攝影與理論相結(jié)合的方法研究風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)的微觀過(guò)程，分析不同粒徑顆粒在力的沖擊作用下，顆粒的起跳角，運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，其對(duì)于單顆粒沙粒軌跡運(yùn)動(dòng)的研究提供流場(chǎng)圖與影像資料，為開(kāi)展風(fēng)沙顆粒躍移理論提供了試驗(yàn)手段。

2、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便。可用于0.25mm～1.00mm風(fēng)沙顆粒運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)，

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種沙粒沖擊儀，是由長(zhǎng)管1、后蓋4、后活塞2、活塞套3、后塞5、前蓋6、定位套7、前活塞8、彈簧9和定位銷(xiāo)16。長(zhǎng)管1內(nèi)裝有活塞套3，活塞套3置有前活塞8和后活塞2，前活塞8與定位套7間裝有彈簧9，定位套7和前活塞8軸線(xiàn)上設(shè)有中心孔10，開(kāi)孔的前蓋6緊箍于長(zhǎng)管1；后活塞2與后塞5間設(shè)有彈簧14，后蓋4緊箍長(zhǎng)管1；長(zhǎng)管1一側(cè)有槽口11，固結(jié)在后活塞2上的拉栓12置于槽口11中；長(zhǎng)管1的開(kāi)口與后活塞2底部的凹孔13相對(duì)，定位銷(xiāo)16插于凹孔13中，長(zhǎng)管1座落在支座15上。