[实用新型]一种可适应野外起伏地形的便携式环境风洞

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于研究风对生态过程影响的便携式风洞设备。具体的说是一种可用于监测野外风蚀状况、风沙运动过程及植物种子、花粉、害虫幼虫的风力传播过程和风对植物生理生态过程的影响以及合理设计农田防护林等的可移动式风洞。 

背景技术

风洞已经普遍用于生态环境问题的研究中，如地表风蚀、风沙流运动过程等。自20世纪50年代至今，美国、前苏联、澳大利亚、加拿大等国家相继建起了20多座不同类型的移动便携风洞。在我国，中国科学院兰州沙漠研究所在20世纪60年代建成了室内风沙环境风洞，中国科学院旱区寒区环境与工程研究所、中国科学院新疆生态与地理研究所、内蒙古农业大学、中国农业大学等也建设了便携式风洞。其中中国科学院旱区寒区环境工程研究所的便携式风洞(专利号：201110132573.6)是在克服了国内其它风洞的缺点与不足建成的较先进的风洞，其具有动力段中心轴线与实验段中心轴线平齐、风洞内无导流叶栅、扩散和收缩段不对称等特点，增强了实验段气流的均匀性和稳定度。但是，其仍然存在以下几个问题：首先，风洞实验段由若干段已经建成的部分构成，实验段之间用法兰连接，故其只能在地势平坦的地区进行风蚀研究，风洞不能放置于地势起伏的地形条件下；其次，实验段截面积小，除了用于风蚀以及风沙物理的研究外，在研究其它生态学过程的时候，其实验段内的边界层厚度不能满足实验需要。 

综上所述，目前国内外风洞野外作业还存在实验段不能真正适应野外起伏地形、实验段截面积小等缺陷。 

实用新型内容

针对目前国内外便携式风洞的不足，本实用新型的目的旨在提供一种可移动便携式大断面野外环境风洞。利用实验段的巧妙设计，能使风洞在野外有较大起伏的地形条件下开展实验。利用可移动便携式风洞，可在风洞中模拟一个独立和可控的自然风条件，又可在野外天然地表上快速而有效地进行环境生态实验。 

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现： 

一种可适应野外起伏地形的便携式环境风洞，风洞为直流吹气式，依次由入口段、动力段、圆形变矩形过渡段、收缩段、整流段、实验段组成，其结构特点在于：动力段、圆形变矩形过渡段、收缩段和整流段组装在一起形成风洞首部，并加装了电动起落架、行走轮和牵引装置，便于首部的野外转移；实验段由2种1m*2m的规格相同的标准件组成，标准件之间用一种拆装便利的弹性卡子连接，连接处粘贴有密封条；入口段为矩形结构，外端呈外翻喇叭口，且入口处安装有格栅以阻挡杂物的吸入；动力段由3mm厚钢板制成，其内放置了四台轴线平行的轴流变频风机，并分前后两两错开，电机依次外接变频器和柴油发电机组，风机的出口处设置了环形平行的导流片；风机出口和收缩段之间设有由5mm厚钢板构成的圆形变矩形的过渡段，在收缩段的末端设有整流段，整流段内设有蜂窝器；实验段为无底倒扣“n”形方筒，其中顶部和一侧用1mm厚的铁皮和3cm*3cm的方形钢管框架构成的标准件组成，另一侧用5mm厚的钢化玻璃和3cm*3cm的方形钢管框架构成的标准件组成，标准件的底部安装有密封帆布条，用于试验段在野外起伏不平坦地形条件下的密封；在野外作业条件下，风洞首部与实验段的中心均处在相对同一高度的水平轴线上，且动力段、圆形变矩形过渡段、收缩段、整流段的底部与实验段内的地面相对平齐。 

上述轴流变频风机的调速范围为0-18ms^-1。 

本实用新型的优点和产生的有益效果是： 

1、本实用新型的动力段由4台轴线平行的轴流变频风机构成。这样的设计与一台风机相比，除了在达到相同风速下能够降低每台风机的 功率外，更重要的是，增加了动力段进气的稳定性。与仅有一台风机提供动力的风洞相比，在相同的进风量下，降低了每台风机的功率，降低了电机启动时对发电机的压力。4台风机对称排列，每台风机的进风在风机出风口进行了混合，相互抵消了部分扰流，较一台风机而言，可以用更短的整流段实现气流的稳定性。 

2、动力段安装有电动起落架，可保证无论在何种地形条件下，动力段、圆形到矩形过渡段、收缩段、整流段的底部都能跟实验段的底部平齐，风洞的整体轴线都保持一致。因此在任何地形条件下，气流都能通过收缩段和整流段后能够非常平顺地进入实验段，流场更加稳定均匀。 

3、风洞首部安装有行走系统和牵引装置，风洞可以方便地被牵引到诸如流动沙丘等具有较大起伏地形的环境中进行野外实验。