分流对冲式集沙仪结构参数及其内流场特性研究

Developing Soil Erosion must be by means of advanced research means and methods, in order to get a lot of accurate data of wind erosion. Sand sampler is one of key instruments to research Soil Erosion. Due to developed countries for automatic sand sampler exists single-channel data collection, because of strong wind oscillation an impact on the accuracy of test data for weighing sensors, to propose the ideas of Shunt-Hedging and multi-stage expansion combined to significantly reduce flow velocity for sand sampler. Establishing airflow energy loss mathematical model and sand sampler model. Analysis of sand sampler structural parameters and velocity field, pressure field, turbulent kinetic energy field, vent eddy current field formation rule, affect the relationship between the laws of the internal airflow energy loss. Revealing airflow diversion hedge deceleration mechanism for the development of multi-channel data acquisition high sand collection efficiency for automatic shunt hedge instrument to provide theoretical and technical basis. This research project, to overcome the current shortcomings of soil erosion and test equipment. To further improve the basic theory research of sand sampler has an important significance to enhance the level of theory for soil erosion.

开展土壤风蚀研究必须借助于先进的研究手段与方法，以获得大量而精确的风蚀数据。集沙仪是研究土壤风蚀的关键设备之一。针对发达国家自动集沙仪存在的单通道采集数据、因强风振荡对称重传感器产生冲击而影响测试数据的精确性等问题，提出气流分流对冲与多级扩容组合以大幅降低集沙仪内气流速度的思路，对气流分流对冲式集沙仪结构参数与内流场特性进行研究，建立气流能量损失数学模型和集沙仪物理模型，分析集沙仪结构参数与速度场、压力场、湍动能场、排气口涡流场形成规律、内部气流能量损失规律的影响关系，揭示气流分流对冲降速机理，为开发多通道采集数据、集沙效率高、分流对冲式自动集沙仪提供理论与技术依据。该项目的研究，对于克服目前土壤风蚀测试设备的缺点与不足，进一步完善集沙仪研究的基础理论，提升土壤风蚀理论研究水平具有重要意义。

开展土壤风蚀研究必须借助于先进的研究手段与方法，以获得大量而精确的风蚀数据 。集沙仪是研究土壤风蚀的关键设备之一，研制稳定可靠、能实时采集和传输风蚀数据的全自动集沙仪，是减轻土壤风蚀测试强度，提高测试效率的有效措施。本项目针对发达国家自动集沙仪存在的单通道采集数据、因强风振荡对自动称重传感器产生冲击而影响测试精确性等问题，提出了气流分流对冲与多级扩容组合以大幅降低集沙仪内气流速度的思路，对气流分流对冲式集沙仪结构参 数与内流场特性进行研究。建立了气流能量损失数学模型和集沙仪物理模型，分析了集沙仪结构参数与速度场、压力场、湍动能场、排气口涡流场形成规律、内部气流能量损失规律的影响关系，揭示了气流分流对冲降速机理。优化设计了分流对冲与多级扩容组合降速的多通道自动集沙仪，其平均等动力性达到92.06%，平均气固分离效率为99.80%，9m/s以上风速下的平均集沙效率为91.98%。同时研制了基于双柱绕流对冲与循环摩擦原理的自动集沙仪，其平均等动力性达到92.93%，平均气固分离效率为99.4%，9m/s以上风速下的平均集沙效率为91.68%。该集沙仪既降低了风沙分离器单体结构高度，可使其进风口在垂直高度上呈直线排列，也实现了排气口和排沙口的气流大幅降速的目标。优化设计了与对冲式集沙仪相配套的热敏式近地表无线风速廓线仪，集成有温度、湿度和大气压力等传感器，可以实时采集风速、温湿度和大气压力值。在此基础上，进一步完善了基于 GPRS 的土壤风蚀实时监测系统，可以满足大尺度、跨区域土壤风蚀同步研究的需要。该项目的研究，对于克服目前土壤风蚀测试设备的缺点与不足，进一步完善集沙仪研究的基础理论，提升土壤风蚀测试水平具有重要意义。