[實用新型]塵卷風模擬平臺

有效

• 申請號: 201420233127.3
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN203837898U
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 陳思;李佳悅;湛韜;高惠濱;潘永華
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00;G09B23/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

技術領域

本實用新型涉及一種實驗模擬裝置，具體涉及一種塵卷風模擬平臺。

背景技術

塵卷風(dust?devil)是由地面強烈增溫而生成的小旋風，以卷起地面塵沙和輕小物體形成旋轉的塵柱為特征。我們在夏季午后的街角巷陌或空曠地上常能觀察到“小龍卷風”便是塵卷風。但是塵卷風不同于我們耳熟能詳的龍卷風，首先在尺度上，龍卷風一般高度能達千米直徑數百米，而塵卷風最高不過幾百米，直徑幾十米，而常見的一般只有的不到一米高。其次兩者的物理產生機制也有很大差異，龍卷風主要是由于暴風云下層氣流急劇變化導致的空氣劇烈的旋轉，產生過程是自上而下的。而塵卷風是由于地面局部增熱導致空氣受熱上升而形成的一種特殊的旋轉對流運動，是自下而上的。在塵卷風形成的過程中，外圍空氣通過貼近地面的薄層被地面加熱后流向中心部位，外圍空氣的旋轉能量在中心部位得到加強形成塵卷風，其旋轉能量是熱泡原來具有的旋轉能量的局部集中和一部分勢能轉化而形成的，其旋轉方向是由熱對流泡的初始旋轉方向所決定。其產生過程主要分為以下四個步驟：

a)干燥的地面由于陽光的持續照射而急劇升溫；

b)接近地表的空氣受熱而上升進而在受熱中心產生一個低壓區；

c)低壓區周圍的空氣因為壓力差開始徑向流動；

d)由于外界環境的輕微擾動，塵卷風便隨著上升氣流的加速旋轉而形成如圖1所示。

目前市場上沒有已知的模擬“塵卷風”的平臺或儀器。已有的用途相似的“塵卷風演示儀”的設計原理主要包括三種：一、利用抽氣機或鼓風機向上抽氣或吹氣的同時利用周圍的立柱提供切向的氣流，迫使氣流旋轉從而產生模擬的“塵卷風”；二、產生豎直方向氣流方式相同，改用轉盤產生旋轉氣流；三、利用導風翼改變氣流流動方向，產生氣旋。這三種產生模擬“塵卷風”的方式的缺點在于：利用機械或設計結構人為地引入切向力，強迫氣流發生旋轉。但這種方式并不符合自然界“塵卷風”或“塵卷風”的產生原理，只能從現象上模擬但不能從原理上模擬。另外，已有的類似演示儀無法觀察氣旋內部結構。

實用新型內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種塵卷風模擬平臺，利用塵卷風產生原理模擬塵卷風，并且通過一字線激光光源觀察到氣旋內部的氣流流動情況。

技術方案：為解決上述技術問題，本實用新型的一種塵卷風模擬平臺，包括風機、支撐風機的支架、工作臺和煙霧示蹤系統，所述風機位于工作臺的上方，所述煙霧示蹤系統位于工作臺的空腔內，煙霧示蹤系統具有產生煙霧的煙霧發生器和一字線激光光源。

作為優選，所述工作臺為圓柱體狀，頂部設有圓柱不通孔，圓柱不通孔底部設有若干個小孔，圓柱不通孔內設有開有若干個蜂窩狀小孔的聚碳酸酯板。

作為優選，所述支架包括橫支撐和豎支撐，橫支撐固定安裝在豎支撐上，風機位于橫支撐上并且位于圓柱不通孔的正上方。

作為優選，所述豎支撐上設有多個安裝孔，橫支撐通過螺釘插入安裝孔內與豎支撐連接，通過調整橫支撐在豎支撐上的安裝位置達到調整風機的高度。

作為優選，所述風機還與調壓器連接。

在本實用新型中，“塵卷風”產生機制基本符合自然界實際規律，主要表現在一下幾個方面：

a)持續時間和發生周期與自然界塵卷風相近；

b)幾何尺寸及運動形態與自然界塵卷風相近；

c)在一定條件下可以觀測到兩種不同旋向的旋風并且有一定幾率觀察到多旋同時存在的現象發生。

有益效果：本實用新型的塵卷風模擬平臺，與現有技術相比，具有以下優點：

1、無切向送風，裝置構成簡單，物理圖像清晰直觀；

2、煙霧示蹤系統可以觀察到氣旋內部的氣流流動情況，塵卷風現象更加直觀且增加了其觀賞性。

附圖說明

圖1為塵卷風產生的原理圖；

圖2為本實用新型的結構示意圖；

圖3為本實用新型中塵卷風產生原理示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作更進一步的說明。