CN105047050B - 尘卷模拟装置 - Google Patents

Abstract

一种尘卷模拟装置，包括一扬沙器、安装在扬沙器上的旋转流场器、以及安装在旋转流场器上的换气扇；所述旋转流场器包括一圆筒、安装在圆筒内侧的若干竖管、若干吹风机、分别连通竖管及吹风机的连接管；每一竖管上的侧壁上设有若干间隔设置的出风口，该出风口的出风方向与各竖管组成的圆周相切；所述吹风机产生的风通过连接管进入竖管内，沿着出风口在圆筒内产生旋转流场，迫使从底部进入圆筒的沙粒螺旋向上旋转。该尘卷模拟装置通过在圆桶内增加竖管，增加流场转速，尘卷聚拢，建立了尘卷现象模拟装置，为尘卷内部流场的科学实验研究提供条件。

Description

尘卷模拟装置

技术领域

本发明涉及一种自然气象的模拟器，特别是涉及一种尘卷模拟装置，属于科普及教学研究的领域。

背景技术

沙尘暴因其对区域气候、生态环境、人民生活安全的严重影响而受到科学工作者的广泛关注。尘卷是一种独特的充满科学魅力的气象现象，其以较小的风速却可以使得沙尘上扬至几百米高空；对其流场结构、扬沙机制的认识将有助于人们理解沙尘暴过程的扬沙机理，从而可能建立相应的物理模型。

然而，相关研究主要是通过理论猜想、计算机仿真验证等方式进行研究，缺乏真实尘卷过程中的第一手气象数据。主要因为自然条件下的尘卷现象近乎呈现随机状态出现，科研人员无法事先预测发生时间或地点，从而无法在尘卷发生地安装科研仪器以获取尘卷过程中的气象资料等信息，这一缺点在一定程度上直接限制了相关科研活动的开展。

发明内容

基于此，本发明的在于提供一种尘卷模拟装置，为对尘卷研究提供实验条件。

一种尘卷模拟装置，包括一扬沙器、安装在扬沙器上的旋转流场器、以及安装在旋转流场器上的换气扇；所述旋转流场器包括一圆筒、安装在圆筒内侧的若干竖管、若干吹风机、分别连通竖管及吹风机的连接管；每一竖管上的侧壁上设有若干间隔设置的出风口，该出风口的出风方向与各竖管组成的圆周相切；所述吹风机产生的风通过连接管进入竖管内，沿着出风口在圆筒内产生旋转流场，迫使从底部进入圆筒的沙粒螺旋向上旋转。

本发明所述的尘卷模拟装置通过在圆桶内增加竖管，增加流场转速，尘卷聚拢，建立了尘卷现象模拟装置，为尘卷内部流场的科学实验研究提供条件。

附图说明

图1为本发明的尘卷模拟装置的结构示意图。

图2为图1的尘卷模拟装置的扬沙器的结构示意图。

图3为图1的尘卷模拟装置的扬沙器的另一角度的结构示意图。

图4为图1的尘卷模拟装置的旋转流场器的结构示意图。

图5为图1的尘卷模拟装置的旋转流场器内气流运动方向示意图。

图6为竖管在竖直方向的出风方向示意图。

图中：扬沙器10、箱体11、转轴12、扬沙片13、电机14、吹风机15、支撑板16、支撑架17、支撑架18、旋转流场器20、圆筒25、竖管26、出风口260、连接管27、换气扇30。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案能更清晰地表示出来，下面结合附图对本发明作进一步说明。

请参照图1至图6，为本发明的一种较佳实施例的尘卷模拟装置，包括一扬沙器10、安装在扬沙器10上的旋转流场器20、以及安装在旋转流场器20上的换气扇30。

该扬沙器10设置在支撑板16上，该扬沙器10包括一箱体11、横向安装在箱体11中的二转轴12、自转轴12的表面延伸的若干扬沙片13、及连接转轴12的一端的电机14。所述箱体11呈矩形体设置，用于装载沙尘，其中沙尘的高度低于或等于所述转轴12的轴心所在水平面。在本实施例中，沙尘的体积约为箱体11的容量的四分之一。所述转轴12相互平行设置，水平贯穿箱体11。所述两个转轴12相反的一端伸出箱体11后安装所述电机14。所述转轴12自其对应连接的电机14朝向箱体11观察均为逆时针转动，从而两个转轴12的扬沙片13在转动过程中将转轴12之间的沙尘扬起。所述扬沙片13呈弯折设置，弯折的方向与转轴12转动的方向相同，即自对应的电机14朝向箱体11观察呈逆时针设置。在本实施例中，相邻的扬沙片13的根部连接在对应的转轴12的不同母线上，即各扬沙片13圆周均匀分布设置并沿轴线方向间隔设置。

所述旋转流场器20通过支撑架17与扬沙器10相对固定，所述旋转流场器20包括一圆筒25、安装在圆筒25内侧的若干竖管26、若干吹风机15、分别连通竖管26及吹风机的连接管27。所述圆筒25安装在扬沙器10的正上方，从而扬沙器10扬起的沙尘进入圆筒25内。在本实施例中，该圆筒25由有机玻璃制成。所述竖管26为PVC管，均匀排布在圆筒25的内侧。在本实施例中，所述竖管26的数量为六个，绕圆筒25的圆周每隔60度均匀排布。每一竖管26上的侧壁上设有若干间隔设置的出风口260，在本实施例中，从出风口260出的风与各竖管26组成的圆周相切。同时，各竖管26的出风口260所出的风自上而下观察呈逆时针旋转；即从圆筒25的中心朝各竖管26观察，所述出风口260沿竖直方向间隔设置在竖管26的左侧母线上。每一出风口260的出风方向除了与圆周相切以外，并与所在竖管26的母线方向上呈角度A倾斜向上设置，该角度A为9~13度，具体在本实施例中为11度。在本实施例中，出风口260的风速为6m/s。所述吹风机产生的风通过连接管27进入竖管26内，沿着出风口260在圆筒25内产生旋转流场，迫使从底部进入圆筒25的沙粒旋转。

所述换气扇30通过支撑架18与所述旋转流场器20相对固定，所述换气扇30工作时，在圆桶25内部竖直平面内形成一个旋转的流场，这个流场使得圆桶25内部沙粒受到向上的力，可以使沙粒上升高度增加，沙粒遍历竖管26的每个出风口260的作用，大体的运动轨迹为螺旋向上。

本发明所述的尘卷模拟装置通过在圆桶25内增加竖管26，增加流场转速，尘卷聚拢，建立了尘卷现象模拟装置，为尘卷内部流场的科学实验研究提供条件。可以理解地，对不同情形的尘卷模拟，可以通过增加竖管26数目、增加竖管26上出风口260的数量和大小进行调整，得到所需的模拟现象。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种尘卷模拟装置，其特征在于，包括一扬沙器、安装在扬沙器上的旋转流场器、以及安装在旋转流场器上的换气扇；所述旋转流场器包括一圆筒、安装在圆筒内侧的若干竖管、若干吹风机、分别连通竖管及吹风机的连接管 ；每一竖管上的侧壁上设有若干间隔设置的出风口，该出风口的出风方向与各竖管组成的圆周相切 ；所述吹风机产生的风通过连接管进入竖管内，沿着出风口在圆筒内产生旋转流场，迫使从底部进入圆筒的沙粒螺旋向上旋转；所述出风口的出风方向与所在竖管的母线方向上呈角度 A 倾斜向上设置，该角度A 为9~13度。

2.根据权利要求1 所述的尘卷模拟装置，其特征在于 ：所述角度 A 为 11 度。

3.根据权利要求 1 所述的尘卷模拟装置，其特征在于 ：所述竖管的数量为六个，所述竖管绕圆筒的圆周每隔60度均匀排布。

4.根据权利要求 1 所述的尘卷模拟装置，其特征在于 ：所述扬沙器包括一箱体、横向安装在箱体中的二转轴、自转轴的表面延伸的若干扬沙片、及连接转轴的一端的电机。

5.根据权利要求 4 所述的尘卷模拟装置，其特征在于 ：所述转轴相互平行设置，水平贯穿箱体 ；所述箱体呈矩形体设置，用于装载沙尘，其中沙尘的高度低于或等于所述转轴的轴心所在水平面。

6.根据权利要求 5 所述的尘卷模拟装置，其特征在于 ：所述两个转轴相反的一端伸出箱体后安装所述电机 ；所述转轴自其对应连接的电机朝向箱体观察均为逆时针转动，从而两个转轴的扬沙片在转动过程中将转轴之间的沙尘扬起。

7.根据权利要求 6 所述的尘卷模拟装置，其特征在于 ：所述扬沙片呈弯折设置，弯折的方向自对应的电机朝向箱体观察呈逆时针设置。