CN106018141A - 一种土遗址专用风蚀模拟装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种土遗址专用风蚀模拟装置，该装置由风源处理系统，风速测量系统，风速控制系统，沙尘加注部件组成。风速测量模块和风速测量模块和风源处理模块的风机相互连接组成一个子装配；装砂斗模块和风源处理模块的稳流网、收缩口、蜂窝器、出风口相互连接组成一个子装配。试验时将两个子装配通过送风软管相连。本发明通过模拟不同风速和携砂风，实现自然风和沙城暴特殊气候天气风蚀作用的模拟，进一步研究土建筑遗址在风蚀作用下的破坏作用，有效的实现大型现场试验，对土遗址保护研究向科学化、规范化发展有积极的促进作用。

Description

一种土遗址专用风蚀模拟装置
技术领域
本发明涉及土遗址试验研究模拟西北干旱区土风、风砂侵蚀作用，具体的说是一种能够可视可调的变风速风蚀模拟装置，能够提供可控西北干旱区各级风速的净风和携砂风。主要应用于土遗址保护领域，也可以应用于岩土工程等相关领域。
背景技术
我国西北地区的新疆、甘肃、宁夏和陕西境内遗存许多古代土建筑遗址，种类繁多，西北地区的古代建筑土遗址大部分是由粉土、粉质粘土或沙土夯筑而成，其由于纯属土质建筑，抵抗风沙的极其脆弱。在长期自然和人为因素影响下，遗址本体突显不同类型的病害。尤其在强风和携砂风作用下，遗址本体突显不同程度的破坏；一般有两种，一种是在强风和携砂风作用下，土遗址本体颗粒在反复的磨蚀和冲击动力作用下的流失，另外一种是由于颗粒流失引起的片状剥离、区域性崩塌，遗址本体的悬空等多种病害。为了准确掌握遗址本体在风蚀作用下的破坏机理，在长期工程实践和现场试验的基础上，已经形成一套相对恒定风速模拟装置，已经较有效的解决了现场的实际问题。然而，单一的风速在控制和模拟西北地区不同风速对遗址本体的侵蚀和破坏尚欠不足。因而研制一套高精度、可控性强、技术参数全面、操作规范，可视化的土遗址专用风蚀模拟装置很有必要。
发明内容
鉴于上述，本发明的目的在于提供一种土遗址专用风蚀模拟装置。其能准确有效模拟不同区域风速和携砂风的状态，最大程度的利用设备较准确的模拟自然风侵蚀作用，为较广范围研风速侵蚀土遗址破坏机制的奠定基础。
本发明的目的是这样实现的：
1、一种土遗址专用风蚀模拟装置，含风源处理模块，风速测量模块，风速控制模块，沙尘加注模块；
所述的风源处理模块包括风机、送风软管、稳流网、收缩口、蜂窝器，在风机和沙土加注口组成的出风口之间，依次布有送风软管、稳流网位于出风口上游，开孔率介于50%至70%；出风口可为方形或圆形；
所述风速控制模块包括：相互连接模式旋钮、档位旋钮、PID调节器、变频器、继电器、报警器、发电机和供电开关，档位旋钮用于风速的分档控制；PID调节器用于风速的无级控制；
所述风速测量模块包括：相互连接风速计、风速测量片、风速变送器，风速测量采用十指交叉型风速测量片，风速测量片的十字交叉周边置有风管，片上有测风孔；
所述沙土加注模块包括：相互连接沙土筒、双向调节机构和出风口，双向调节机构前后两个方向设有同步开关，沙土加注流速可调；
风速测量模块、风速测量模块和风源处理模块的风机相互连接组成一个子装配，沙土加注模块和风源处理模块相互连接组成一个子装配，两个子装配通过送风软管相连。
本发明的优点和产生的有益效果是：
（1）本发明可控性强，利用出风口的探头可以准确测试动力装置提供的风速，并通过数控装置调整不同风速，实现现场较宽风速的模拟；
（2）出风口子装配和体积、重量较大的风机测量控制子装配通过软管连接，便于户外应用中移动出风口实验，解决了现有风模拟装置不便于移动的问题。出风口出风均匀，操作科学规范，效率相对提高。
（3）本发明所采用的测速测片，测点呈十字交叉型，风速取风管平均值，测量结果精确，同时避免了沙尘暴模拟时堵塞风速测控造成试验风速测量不准和失控。
（4）本发明通过双向调节装置的旋钮，可打开关闭沙土加注口前后两个方向的挡板，从而调整沙土加注的流速。
（5）控制模块包括控制切换旋钮、档位器、继电器、调节器、变频器。在档位控制模式下，通过设置档位器不同的档位和继电器动作，改变变频器频率，从而通过档位旋钮实现风速的分档控制。在无极控制模式下，通过在PID调节器中输入风速设定值，由PID调节器和变频器组合实现风速的无极控制，可模拟沙尘暴，并将风速稳定性和风速均匀性控制在0.5m/s内。
（6）方便野外工作。土遗址专用风蚀模拟装置，方便携带，操作简单，完全实现了多风速、长距离风蚀作用的可能。在土遗址保护研究方面有着广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明总装图。
图2是图1中风速测片示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明再作进一步的说明：
如图1所示，一种土遗址专用风蚀模拟装置，含风源处理模块，风速测量模块，风速控制模块，沙尘加注模块；
风源处理模块包括风机1、送风软管2、稳流网3、收缩口4和蜂窝器5；其依次位于在风机1至沙土加注口组成的出风口19之间，稳流网3位于出风口19上游，可拆卸，便于移动，其开孔率介于50%至70%，用以稳定气流，避免风速波动；蜂窝器5用以将气流导直；出风口19为方形。
风速控制模块包括：模式旋钮6、档位旋钮7、PID调节器8、变频器9、继电器10、报警器11、发电机12和供电开关13，其之间相互连接；风速控制模块的控制通过档位旋钮7、PID调节器8分为档位控制和无极控制两种：档位旋钮7、继电器10、变频器9组合实现风速的分档控制；PID调节器8和变频器9组合实现风速的无极控制。
风速测量模块包括：风速计14、风速测量片16、风速变送器15，其间相互连接；风速测量采用十指交叉型风速测量片16。风速测量片16为十字交叉型测点布局，风速测量片的十字交叉周边置有风管20，片上有测风孔21；测点不小于10处，且位于风沙加注口上游，避免沙尘模拟时测孔堵塞，保证风速测量和控制准确。
沙土加注模块包括：相互连接沙土筒17、双向调节机构18和出风口19；双向调节机构18前后两个方向设有同步开关，可保证风沙竖直加注到气流中。
风速测量模块、风速测量模块和风源处理模块的风机相互连接组成一个子装配，装砂斗模块和风源处理模块相互连接组成一个子装配；两个子装配通过送风软管2相连。
主要操作程序为：
（1）确定需要提供的区域环境风速级别，是否携带风沙。
（2）启动风速控制模块中的电源开关按钮，并通过档位旋钮7、PID调节器8按照级别调控出风口风量。
（3）根据是否要携砂吹蚀，可在沙土筒17中持续灌入细砂，并按照一定流量留下，并打开沙土筒17开关。
（4）整个风蚀模拟装置按照设计试验时间持续运行，同时可通过观察吹蚀磨蚀效果修改出风量风等级。

Claims (2)

1.一种土遗址专用风蚀模拟装置，含风源处理模块，风速测量模块，风速控制模块，沙尘加注模块；
所述的风源处理模块包括风机（1）、送风软管（2）、稳流网（3）、收缩口（4）和蜂窝器（5），在风机（1）和沙土加注口组成的出风口（19）之间，依次布有送风软管（2）、稳流网（3）位于出风口（19）上游，开孔率介于50%至70%；出风口（19）可为方形或圆形；
所述风速控制模块包括：相互连接的模式旋钮（6）、档位旋钮（7）、PID调节器（8）、变频器（9）、继电器（10）、报警器（11）、发电机（12）和供电开关（13）；档位旋钮（7）用于风速的分档控制；PID调节器（8）用于风速的无级控制；
所述风速测量模块包括：相互连接的风速计（14）、风速测量片（16）和风速变送器（15）；风速测量采用十指交叉型风速测量片（16）；
所述沙土加注模块包括：相互连接的沙土筒（17）、双向调节机构（18）、出风口（19）双向调节机构（18）前后两个方向设有同步开关，沙土加注流速可调；
其特征在于：风速测量模块、风速测量模块和风源处理模块的风机相互连接组成一个子装配，沙土加注模块和风源处理模块相互连接组成一个子装配，两个子装配通过送风软管（2）相连。
2.根据权利要求1所述一种土遗址专用风蚀模拟装置，其特征是：上述风速测量片的十字交叉周边置有风管（20），片上有测风孔（21）。
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