[發(fā)明專利]用于建筑物和構(gòu)筑物風沙實驗的風沙兩相流實驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510165793.7
• 申請日: 2015-04-09
• 公開（公告）號: CN104729823B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宮博;王志峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 關(guān)玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風沙兩相流實驗裝置，特別涉及一種用于建筑物和構(gòu)筑物風沙實驗的風沙兩相流實驗裝置。

背景技術(shù)

在20世紀40年代，拜格諾、切皮爾等人開始利用風洞進行風沙運動和土壤風蝕的實驗研究。茲納門斯基專門設(shè)計和建造了沙風洞，開展沙地風蝕過程和沙堆防止問題的實驗研究。1967年，中國科學院地理研究所的沙風洞在蘭州建成投入使用。1988年到1990年，原中國科學院蘭州沙漠研究所在沙坡頭試驗站設(shè)計建造了一座中型的土壤風蝕風洞。根據(jù)國內(nèi)外的資料，當前在風洞中進行的風沙模擬實驗研究主要包括：風沙運動的實驗研究；風蝕作用的試驗；風積地貌形態(tài)形成的實驗研究；風沙電實驗；防沙工程模擬實驗；林帶、林網(wǎng)及防風沙效益的實驗研究。綜上所述，當前的風沙研究還主要集中于風沙運動現(xiàn)象和防風沙工程方面，還鮮見把風沙運動和其對建筑物和構(gòu)筑物的作用效應相結(jié)合的研究。中國專利CN103091116A公布一種模擬沙漠氣候條件下的高速吹沙環(huán)境的實驗裝置，為鐵路客車生產(chǎn)中的各相關(guān)部件、設(shè)備、裝置進行耐沙漠氣候環(huán)境提供實驗條件。中國專利CN101398343A公布一種模擬風沙運動和防沙治沙工程的實驗裝置。中國專利CN103175672A公布一種模擬風沙沖擊的工程機械用散熱器風洞及其使用方法。上述專利涉及的風沙兩相流實驗裝置均不能適用于建筑物和構(gòu)筑物風沙實驗，沒有考慮實驗模擬的風沙兩相流的實驗相似準則。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種用于建筑物和構(gòu)筑物風沙實驗的風沙兩相流實驗裝置。本發(fā)明的實驗裝置在基于風沙流運動的風洞實驗相似準則基礎(chǔ)上，能夠考慮沙床面風速的梯度分布和輸沙通量的梯度分布。

為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的風沙兩相流實驗裝置包括直流式大氣邊界層風洞、風沙流漏沙槽、風沙流供沙床面，以及沙粒回收槽。直流式大氣邊界層風洞是風沙兩相流實驗裝置的主體結(jié)構(gòu)，風沙流漏沙槽安裝固定在直流式大氣邊界層風洞的實驗段前端的風洞外頂部，風沙流供沙床面安裝在直流式大氣邊界層風洞的實驗段內(nèi)，并可在實驗段內(nèi)滑動或固定，沙粒回收槽安裝于緊鄰直流式大氣邊界層風洞出口的地面上。

所述的直流式大氣邊界層風洞包括風扇段、穩(wěn)定段、蜂窩器和阻尼網(wǎng)、收縮段、實驗段和擴散段。風扇段位于直流式大氣邊界層風洞的最前端，穩(wěn)定段、蜂窩器和阻尼網(wǎng)、收縮段、實驗段和擴散段依次順序連接；氣流通過風扇段進入穩(wěn)定段，再依次通過蜂窩器和阻尼網(wǎng)、收縮段，進入到實驗段，風沙兩相流實驗在實驗段中進行，而后風沙兩相流經(jīng)過擴散段排放出風洞。

風扇轉(zhuǎn)動而使空氣從外界進入風洞的穩(wěn)定段，再經(jīng)過蜂窩器和阻尼網(wǎng)使氣流得到梳理與均勻，然后由收縮段使氣流得到加速而在實驗段中形成流動方向一致、速度均勻的穩(wěn)定氣流，風洞的氣流速度是靠風扇的轉(zhuǎn)速來控制的。擴散段的主要作用是將氣流的動能變成壓力能，將實驗段后的氣流盡量降低速度，把動能轉(zhuǎn)變成壓力能，減少能量損失。經(jīng)過擴散段后，氣流流出風洞。

所述的沙粒回收槽由安裝于緊鄰直流式大氣邊界層風洞出口的地面上。所述的沙粒回收槽側(cè)面和底面封閉，頂面為開口，用于接收吹出風洞的實驗用沙，便于實驗用沙的循環(huán)利用和回收利用。