[实用新型]尘卷风模拟平台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实验模拟装置，具体涉及一种尘卷风模拟平台。

背景技术

尘卷风(dust devil)是由地面强烈增温而生成的小旋风，以卷起地面尘沙和轻小物体形成旋转的尘柱为特征。我们在夏季午后的街角巷陌或空旷地上常能观察到“小龙卷风”便是尘卷风。但是尘卷风不同于我们耳熟能详的龙卷风，首先在尺度上，龙卷风一般高度能达千米直径数百米，而尘卷风最高不过几百米，直径几十米，而常见的一般只有的不到一米高。其次两者的物理产生机制也有很大差异，龙卷风主要是由于暴风云下层气流急剧变化导致的空气剧烈的旋转，产生过程是自上而下的。而尘卷风是由于地面局部增热导致空气受热上升而形成的一种特殊的旋转对流运动，是自下而上的。在尘卷风形成的过程中，外围空气通过贴近地面的薄层被地面加热后流向中心部位，外围空气的旋转能量在中心部位得到加强形成尘卷风，其旋转能量是热泡原来具有的旋转能量的局部集中和一部分势能转化而形成的，其旋转方向是由热对流泡的初始旋转方向所决定。其产生过程主要分为以下四个步骤：

a)干燥的地面由于阳光的持续照射而急剧升温；

b)接近地表的空气受热而上升进而在受热中心产生一个低压区；

c)低压区周围的空气因为压力差开始径向流动；

d)由于外界环境的轻微扰动，尘卷风便随着上升气流的加速旋转而形成如图1所示。

目前市场上没有已知的模拟“尘卷风”的平台或仪器。已有的用途相似的“尘卷风演示仪”的设计原理主要包括三种：一、利用抽气机或鼓风机向上抽气或吹气的同时利用周围的立柱提供切向的气流，迫使气流旋转从而产生模拟的“尘卷风”；二、产生竖直方向气流方式相同，改用转盘产生旋转气流；三、利用导风翼改变气流流动方向，产生气旋。这三种产生模拟“尘卷风”的方式的缺点在于：利用机械或设计结构人为地引入切向力，强迫气流发生旋转。但这种方式并不符合自然界“尘卷风”或“尘卷风”的产生原理，只能从现象上模拟但不能从原理上模拟。另外，已有的类似演示仪无法观察气旋内部结构。

实用新型内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种尘卷风模拟平台，利用尘卷风产生原理模拟尘卷风，并且通过一字线激光光源观察到气旋内部的气流流动情况。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型的一种尘卷风模拟平台，包括风机、支撑风机的支架、工作台和烟雾示踪系统，所述风机位于工作台的上方，所述烟雾示踪系统位于工作台的空腔内，烟雾示踪系统具有产生烟雾的烟雾发生器和一字线激光光源。

作为优选，所述工作台为圆柱体状，顶部设有圆柱不通孔，圆柱不通孔底部设有若干个小孔，圆柱不通孔内设有开有若干个蜂窝状小孔的聚碳酸酯板。

作为优选，所述支架包括横支撑和竖支撑，横支撑固定安装在竖支撑上，风机位于横支撑上并且位于圆柱不通孔的正上方。

作为优选，所述竖支撑上设有多个安装孔，横支撑通过螺钉插入安装孔内与竖支撑连接，通过调整横支撑在竖支撑上的安装位置达到调整风机的高度。

作为优选，所述风机还与调压器连接。

在本实用新型中，“尘卷风”产生机制基本符合自然界实际规律，主要表现在一下几个方面：

a)持续时间和发生周期与自然界尘卷风相近；

b)几何尺寸及运动形态与自然界尘卷风相近；

c)在一定条件下可以观测到两种不同旋向的旋风并且有一定几率观察到多旋同时存在的现象发生。

有益效果：本实用新型的尘卷风模拟平台，与现有技术相比，具有以下优点：

1、无切向送风，装置构成简单，物理图像清晰直观；

2、烟雾示踪系统可以观察到气旋内部的气流流动情况，尘卷风现象更加直观且增加了其观赏性。

附图说明

图1为尘卷风产生的原理图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型中尘卷风产生原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。