CN208140329U - 导沙管、喷沙装置及风洞系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种导沙管，包括竖向落沙管和水平喷沙管，所述竖向落沙管的上端开口为进沙口，所述竖向落沙管的下端与所述水平喷沙管的一端相连，所述水平喷沙管的另一端开口构成喷沙口；还公开一种具有前述导沙管的喷沙装置，以及具有该喷沙装置的风洞系统。采用本实用新型的有益效果是，沙子从喷沙口出来时，竖直方向的速度降低到近于零，并在水平方向上具有一定的初速度，从而使得沙子在水平方向上吹动的距离更远，能够被气流吹散，在风洞截面上分布更均匀，更好地模拟风沙两相流环境。

Description

导沙管、喷沙装置及风洞系统

技术领域

本实用新型涉及一种风沙环境模拟试验装置，具体涉及一种导沙管、具有该导沙管的喷沙装置及风洞系统。

背景技术

沙漠戈壁区域占地面积广，这种环境下建筑物和构筑物的受力、生物生长情况不同于常规环境情形，因而对其深入研究具有重要意义。除实地观测研究外，更多地研究在实验室条件下完成。实验室在进行风沙试验时，如何真实地模拟大气边界层风沙环境显得至关重要。其中，如何在稳定风速下实现对风沙环境的模拟是一个难点，需要吹风系统和供沙系统的良好配合。常见的供沙系统包括地面铺沙和垂直落沙两种方式，但其存在如下问题：若采用地面铺沙，低风速下沙粒难以吹起，需要较高的风速进行试验；若采用垂直落沙方式，沙粒分布不容易扩散，在风洞试验段的截面分布不均匀。因此，需要从供沙系统着手改进风洞系统。

实用新型内容

为解决以上技术问题，本实用新型的目的之一在于提供一种导沙管。

技术方案如下：

一种导沙管，包括竖向落沙管，其关键在于，还包括水平喷沙管，所述竖向落沙管的上端开口为进沙口，所述竖向落沙管的下端与所述水平喷沙管的一端相连，所述水平喷沙管的另一端开口构成喷沙口。

采用以上设计，是因为传统的自上而下的落沙方式导致的沙子急速下落，而受风力吹动时在风洞截面上难以分散均匀，通过在竖向落沙管下端设置水平喷沙管，能够使沙子从喷沙口出来时，竖直方向的速度降低到近于零，并在水平方向上具有初速度，从而使得沙子在水平方向上吹动的距离更远，能够被气流吹散，分布更均匀。

作为优选技术方案，上述水平喷沙管喷口端的端面为斜截面，该斜截面与所述水平喷沙管的管心线夹角大于0°，小于90°。

采用以上设计，其优点在于斜截面能够提高喷沙口的截面积，方便沙子从导沙管内喷出。

作为优选技术方案，上述竖向落沙管与所述水平喷沙管的连接处以弧形方式圆滑过渡。

采用以上设计，其优点在于方便沙子在导沙管内流动。

作为优选技术方案，上述斜截面与所述水平喷沙管的管心线夹角为45～60°。

采用以上设计，其优点在于斜截面的角度适宜沙子的喷出。

作为优选技术方案，上述斜截面斜向朝上，所述斜截面的最高点到所述竖向落沙管的距离最小，所述斜截面的最低点到所述竖向落沙管的距离最大。

采用以上设计，其优点在于使得沙子受到水平喷沙管向上的支持力，从导沙管喷出时，其水平方向的初速度尽可能大，而竖直向下的速度尽可能小。

本实用新型的目的之二在于提供一种具有上述导沙管的喷沙装置。

技术方案如下：

一种喷沙装置，包括漏斗，该漏斗上方开口，该漏斗下部设有漏沙孔，其关键在于，还包括上述导沙管，该导沙管位于所述漏沙孔下方，该导沙管的进沙口与所述漏沙孔相连通。

采用以上设计，其优点在于使得沙子从导沙管喷出时，具有较小的竖直向下的速度，和较大的水平初速度。

作为优选技术方案，上述漏斗下部设有一排漏沙孔，每个漏沙孔下方均连接有一根所述导沙管，所有所述导沙管的喷沙口朝向一致。

采用以上设计，其优点在于使得整个风洞截面上沙子分布更均匀。

作为优选技术方案，上述漏斗的截面呈上大下小的梯形状，所述漏斗下部设有条形水平挡板，在该水平挡板上沿其长度方向均匀分布有一排所述漏沙孔。

采用以上设计，其优点在于使各个导沙管内的沙子流出速度一致，从而使风洞截面上的沙子分布更均匀。

本实用新型的目的之三在于提供一种具有上述喷沙装置的风洞系统。

技术方案如下：

一种模拟风沙环境的风洞系统，包括风洞本体，该风洞本体的一端为进风口，另一端为出风口，该风洞本体包括试验段，该试验段位于所述进风口和出风口之间，其关键在于，在所述试验段的顶部设有如权利要求6～8任意一项所述的喷沙装置，所述导沙管伸入所述试验段内，所述导沙管的喷沙口朝向所述风洞本体的出风口。

采用以上设计，其优点在于使得沙子从喷沙口喷出时，具有与气流方向一致的水平初速度，从而在水平方向上运动距离更远，使得试验段的截面上沙子竖向和横向分布较传统风洞更均匀。

作为优选技术方案，上述风洞本体还包括位于所述试验段气流上游并依次连接的进口段、动力段、过渡段、稳定段和收缩段，以及位于所述试验段气流下游的出口段，所述进口段的上游开口形成所述进风口，所述出口段的下游开口形成所述出风口；

所述动力段中部设有变频风扇，该变频风扇的进风侧朝向所述进口段，该变频风扇的出风侧朝向所述过渡段；

所述试验段内还设有风速传感器14和梯度集沙测试仪15，所述喷沙装置靠近所述试验段的上游端，所述风速传感器14和梯度集沙测试仪15位于所述喷沙装置下游方向；

所述出风口后方还设有沙粒回收槽，该沙粒回收槽的侧壁和底壁相连，顶部开口，该沙粒回收槽的侧壁上设有集沙口，该集沙口与所述出风口相连。

采用以上设计，其优点在于通过合理设计，保证进入试验段的风速稳定，并与上述水平出沙的喷沙装置相配合，更好地模拟大气边界层的风沙两相流环境，气流下游端设置的沙粒回收槽可将沙子收集，循环利用。

有益效果：采用本实用新型的有益效果是，沙子从喷沙口出来时，竖直方向的速度降低到近于零，并在水平方向上具有一定的初速度，从而使得沙子在水平方向上吹动的距离更远，能够被气流吹散，在风洞截面上分布更均匀，更好地模拟风沙两相流环境。

附图说明

图1为导沙管的结构示意图；

图2为喷沙装置的安装结构示意图；

图3为风洞系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

实施例一：

如图1所示，一种导沙管，包括竖向落沙管13a，还包括水平喷沙管13b，所述竖向落沙管13a的上端开口为进沙口，所述竖向落沙管13a的下端与所述水平喷沙管13b的一端相连，所述水平喷沙管13b的另一端开口构成喷沙口。所述竖向落沙管13a与所述水平喷沙管13b的连接处以弧形方式圆滑过渡。

所述水平喷沙管13b喷口端的端面为斜截面13c，该斜截面13c与所述水平喷沙管13b的管心线夹角大于0°，小于90°。优选地，所述斜截面13c与所述水平喷沙管13b的管心线夹角为45～60°。

所述斜截面13c斜向朝上，所述斜截面13c的最高点到所述竖向落沙管13a的距离最小，所述斜截面13c的最低点到所述竖向落沙管13a的距离最大。这样，沙子从喷沙口出来时，其竖直方向速度接近零，而在水平方向上具有一定的初速度，在气流作用下，便于吹散，在试验段的横截面上均匀分布。

实施例二：

如图2所示，一种喷沙装置，包括漏斗11和如实施例一中所述的导沙管13，该漏斗11上方开口，该漏斗11下部设有漏沙孔12，该漏沙孔12下方设有所述导沙管13，该导沙管13的进沙口与所述漏沙孔12相连通。

具体地，所述漏斗11的截面呈上大下小的梯形状，所述漏斗11下部设有条形水平挡板，在该水平挡板上沿其长度方向均匀分布有一排所述漏沙孔12，每个漏沙孔12下方均连接有一根所述导沙管13，所有所述导沙管13的喷沙口朝向一致。

实施例三：

一种模拟风沙环境的风洞系统，包括直流式风洞本体，该风洞本体的一端为进风口，另一端为出风口，所述风洞本体包括依次连接的进口段1、动力段2、过渡段3、稳定段4、收缩段5、试验段6和出口段7，所述进口段1的上游开口形成所述进风口，所述出口段7的下游开口形成所述出风口。

所述动力段2中部设有变频风扇2a，该变频风扇2a的进风侧朝向所述进口段1，该变频风扇2a的出风侧朝向所述过渡段3。

在所述试验段6的顶部设有安装孔，该安装孔内设有如实施例二所述的喷沙装置9，该喷沙装置9的所述导沙管13伸入所述试验段6的内腔，所述导沙管13的喷沙口朝向所述风洞本体的出风口。在喷沙装置9附近还设有筛沙机(8)，该筛沙机(8)从上方将沙子送到所述漏斗(11)内。

所述试验段6内还设有风速传感器14和梯度集沙测试仪15，所述喷沙装置9靠近所述试验段6的上游端，所述风速传感器14和梯度集沙测试仪15位于所述喷沙装置9下游方向。

所述出风口后方还设有沙粒回收槽10，该沙粒回收槽10的侧壁和底壁相连，顶部开口，该沙粒回收槽10的侧壁上设有集沙口，该集沙口与所述出风口相连。

其中，所述筛沙机(8)、风速传感器14、梯度集沙测试仪15均为风沙研究的常见试验仪器，在此不再赘述。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种导沙管，包括竖向落沙管(13a)，其特征在于：还包括水平喷沙管(13b)，所述竖向落沙管(13a)的上端开口为进沙口，所述竖向落沙管(13a)的下端与所述水平喷沙管(13b)的一端相连，所述水平喷沙管(13b)的另一端开口构成喷沙口。

2.根据权利要求1所述的导沙管，其特征在于：所述水平喷沙管(13b)喷口端的端面为斜截面(13c)，该斜截面(13c)与所述水平喷沙管(13b)的管心线夹角大于0°，小于90°。

3.根据权利要求2所述的导沙管，其特征在于：所述竖向落沙管(13a)与所述水平喷沙管(13b)的连接处以弧形方式圆滑过渡。

4.根据权利要求2所述的导沙管，其特征在于：所述斜截面(13c)与所述水平喷沙管(13b)的管心线夹角为45～60°。

5.根据权利要求2～4任意一项所述的导沙管，其特征在于：所述斜截面(13c)斜向朝上，所述斜截面(13c)的最高点到所述竖向落沙管(13a)的距离最小，所述斜截面(13c)的最低点到所述竖向落沙管(13a)的距离最大。

6.一种喷沙装置，包括漏斗(11)，该漏斗(11)上方开口，该漏斗(11)下部设有漏沙孔(12)，其特征在于：还包括如权利要求1～5任意一项所述的导沙管(13)，该导沙管(13)位于所述漏沙孔(12)下方，该导沙管(13)的进沙口与所述漏沙孔(12)相连通。

7.根据权利要求6所述的喷沙装置，其特征在于：所述漏斗(11)下部设有一排漏沙孔(12)，每个漏沙孔(12)下方均连接有一根所述导沙管(13)，所有所述导沙管(13)的喷沙口朝向一致。

8.根据权利要求6或7所述的喷沙装置，其特征在于：所述漏斗(11)的截面呈上大下小的梯形状，所述漏斗(11)下部设有条形水平挡板，在该水平挡板上沿其长度方向均匀分布有一排所述漏沙孔(12)。

9.一种风洞系统，包括风洞本体，该风洞本体的一端为进风口，另一端为出风口，该风洞本体包括试验段(6)，该试验段(6)位于所述进风口和出风口之间，其特征在于：

在所述试验段(6)的顶部设有如权利要求6～8任意一项所述的喷沙装置(9)，所述导沙管(13)伸入所述试验段(6)的内腔，所述导沙管(13)的喷沙口朝向所述风洞本体的出风口。

10.根据权利要求9所述的风洞系统，其特征在于：所述风洞本体还包括位于所述试验段(6)气流上游并依次连接的进口段(1)、动力段(2)、过渡段(3)、稳定段(4)和收缩段(5)，以及位于所述试验段(6)气流下游的出口段(7)，所述进口段(1)的上游开口形成所述进风口，所述出口段(7)的下游开口形成所述出风口；

所述动力段(2)中部设有变频风扇(2a)，该变频风扇(2a)的进风侧朝向所述进口段(1)，该变频风扇(2a)的出风侧朝向所述过渡段(3)；

所述试验段(6)内还设有风速传感器(14)和梯度集沙测试仪(15)，所述喷沙装置(9)靠近所述试验段(6)的上游端，所述风速传感器(14)和梯度集沙测试仪(15)位于所述喷沙装置(9)下游方向；

所述出风口后方还设有沙粒回收槽(10)，该沙粒回收槽(10)的侧壁和底壁相连，顶部开口，该沙粒回收槽(10)的侧壁上设有集沙口，该集沙口与所述出风口相连。