[发明专利]一种用于风蚀风洞实验的升降式楔形集沙仪

说明书

本发明属于实验设备技术领域，具体涉及一种用于风蚀风洞实验的升降式楔形集沙仪，包括水平设置的进气管、上扩散腔、下扩散腔、分离腔、收集腔、集沙盒和楔形外壳；所述进气管用于收集外界试验风洞中的风沙流；所述上扩散腔与进气管的末端连通，上扩散腔用于实现风沙流的初步扩散；所述下扩散腔与上扩散腔后端下侧连通，所述下扩散腔按照从上到下的方向呈扩散趋势，所述下扩散腔用于实现风沙流的二次扩散；所述分离腔与下扩散腔的下端连通，所述分离腔用于实现风沙流的三次扩散及风沙分离；所述收集腔与分离腔的下端连通，所述收集腔用于收集从分离腔分离的沙尘。本发明以提高集沙仪的集沙性能和风蚀风洞实验数据的可靠性。

技术领域

本发明属于实验设备技术领域，具体涉及一种用于风蚀风洞实验的升降式楔形集沙仪。

背景技术

土壤风蚀是发生于干旱、半干旱地区及部分半湿润地区土地荒漠化的首要环节。研究和防治土壤风蚀，必须掌握风蚀地表的风沙流结构，而集沙仪是研究风沙流结构的必备仪器。集沙仪分为风蚀风洞用集沙仪和野外观测用集沙仪，两者区别主要在于是否设计导向装置。因为野外工况复杂多变，风向不定，这就要求集沙仪进气口时刻对准来流方向，导向装置起关键作用；而风蚀风洞只产生一个方向的气流，集沙仪进气口对准来流方向即可，无需设计导向装置。

风蚀风洞主要用于模拟自然风及风暴在天然地表上进行风蚀测量的研究，是土壤风蚀研究的重要工具。风蚀风洞除了产生稳定的实验气流外，还要模拟风沙流，这就要求风蚀风洞具备较好的风沙流结构，而风蚀风洞用集沙仪就是用于测定风蚀风洞内风沙流结构的专用集沙仪。

当风沙流进入集沙仪时，若气流速度大幅度降低，则气流拖曳力就会随之低于沙尘重力，气流无力拖动沙尘，风沙发生分离，故大幅度降低风沙流速度是高效分离风沙的最有效方法。

此外，当集沙仪放置于风蚀风洞时，若集沙仪迎风面占风洞截面积的比例较大，则会在集沙仪前方形成大范围的停滞流场,迫使气流在集沙仪前方发生偏移，降低集沙仪进气口的等动力性，影响风蚀风洞实验数据的可靠性。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于风蚀风洞实验的升降式楔形集沙仪，以提高集沙仪的集沙性能和风蚀风洞实验数据的可靠性。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种用于风蚀风洞实验的升降式楔形集沙仪，包括水平设置的进气管、上扩散腔、下扩散腔、分离腔、收集腔、集沙盒和楔形外壳。

所述进气管用于收集外界试验风洞中的风沙流；所述上扩散腔与进气管的末端连通，上扩散腔用于实现风沙流的初步扩散；

所述下扩散腔与上扩散腔后端下侧连通，所述下扩散腔按照从上到下的方向呈扩散趋势，所述下扩散腔用于实现风沙流的二次扩散；

所述分离腔与下扩散腔的下端连通，所述分离腔用于实现风沙流的三次扩散及风沙分离；

所述收集腔与分离腔的下端连通，所述收集腔用于收集从分离腔分离的沙尘；收集腔的横截面积按照从上到下的顺序收缩，对沙尘起到收缩加速的作用，有利于沙尘的快速收集。

所述集沙盒储存从收集腔下落的沙尘。集沙盒的上端壁面倾斜，可以防止小颗粒沙尘从集沙盒重返至分离腔。

进一步，所述进气管的横截面为等截面方形。等截面设计可保证进气口的等动力性，方形设计可便于计算进气口宽度上的实际输沙量。

进一步，所述上扩散腔包括扩散段及回流段，所述扩散段腔体的开口按照远离进气管的方向依次变大，所述回流段包括向着远离进气管方向突出的侧壁，多个侧壁交叉倾斜设置以便于引导气体形成旋流，旋流与后续来风沙流对冲，实现再次降速。

进一步，所述下扩散腔与扩散段后端下侧连通，所述下扩散腔、分离腔、收集腔及集沙盒的轴线相同且按照从上到下的顺序依次连接。