移動式風蝕風洞研制與應用.pdf

1、近十幾年來,中國沙塵暴日益猖獗,對國民經(jīng)濟建設和人民生活造成嚴重危害.專家學者研究沙塵暴發(fā)生的原因認為,中國沙漠化土地面積日益擴大是沙塵暴發(fā)生的重要因素,而土地沙漠化的首要環(huán)節(jié)是土壤風蝕.世界各國治理沙塵暴的試驗表明,農(nóng)田推行保護性耕作可以有效地控制地表土壤沙塵的揚起,防治土壤風蝕,抑制土地沙漠化的擴展趨勢,最終實現(xiàn)治理沙塵暴的目的.中國農(nóng)業(yè)大學在河北豐寧壩上建立農(nóng)田實驗區(qū),進行自然風蝕觀察,表明與傳統(tǒng)耕作(秋翻地)相比,保護性耕作可以

2、減少土壤風蝕量77﹪,進一步研究保護性耕作的防風蝕效應和機理,探索防治土壤風蝕的措施,需要對農(nóng)田風蝕進行系統(tǒng)而全面的研究.但是,自然風蝕的觀測受到時間、風力、地表等多種因素局限,難以進行系統(tǒng)的、深入的研究,特別是在短時期內完成土壤風蝕規(guī)律性的研究.因此,設計和制作移動式風蝕風洞,用風洞作為有力的工具,開展保護性耕作減少土壤風蝕,防治沙塵暴的研究就具有重要的現(xiàn)實意義和長遠意義.為此該文進行了下列工作:1.研制了中國第一座使用拖拉機為動力的

3、移動式風蝕風洞,風洞風速為2~28m/s,且連續(xù)可調,風洞總長11m,實驗段長6m,為無底矩形截面,1.0m高、0.8m寬.通過試驗驗證,風洞實驗段具有穩(wěn)定的氣流場,且風速廓形滿足對數(shù)規(guī)律,符合自然大氣近地面層的風速特征,說明風洞滿足風蝕試驗要求.風洞設計有以下優(yōu)點:(1)風洞設計為分體結構,不但風洞各段能夠拆開,而且實驗段可拆開為9塊鋼板,被拆開后的風洞可以全部裝在一輛北京1041汽車上實現(xiàn)轉移和運輸.(2)使用拖拉機為動力,機動靈活

4、,實驗時,使用一根傳動軸連接拖拉機和風洞實現(xiàn)動力傳遞,實驗后脫開連接不影響拖拉機其它方面的使用,同時,拖拉機配備簡易的吊裝架后利用液壓懸掛可以吊裝風洞,從而不必為風洞配備使用吊裝設備.2.分析目前使用集沙儀存在的問題是集沙效率低,其主要原因是不滿足等動力性,為此進行了以下兩方面研究:(1)研究了集沙儀排氣口大小對等動力性的影響,結果表明影響顯著.(2)研究了集沙儀的排氣口位置和進沙口的高寬比對其等動力性的影響,結果表明排氣口布置在頂面和

5、降低進沙口的高寬比使集沙儀在相等排氣口大小的等動力性能夠更接近滿足.上述排氣口位置和進沙口高寬比對等動力性的影響為首次研究.3.按照等動力性原則設計了配套該文風洞使用的風洞集沙儀—狹縫采樣器,進行了性能標定,結果表明狹縫采樣器具有非選擇性,集沙效率為91.3﹪.這種結構形式的新型狹縫采樣器設計具有創(chuàng)新性.4.使用該文風洞和風洞集沙儀研究了北京市保護性耕作地和翻耕寺的風蝕情況,研究得出翻耕地的風蝕量是保護性耕作地的幾倍至幾十倍,說明保護性