可移动式风蚀风洞及其辅助系统设计原理与应用

目 录
第1章 国内外可移动式风蚀风洞概述1
1 1 可移动式风蚀风洞的产生?作用与特点1
1 1 1 土壤风蚀研究与风蚀风洞1
1 1 2 可移动式风蚀风洞的地位与作用5
1 1 3 可移动式风蚀风洞的类型及主要特点6
1 2 可移动式风蚀风洞研究进展8
1 2 1 国外可移动式风洞研究进展8
1 2 2 国内移动式风蚀风洞研究进展13
参考文献22
第2章 可移动式风蚀风洞设计的理论基础28
2 1 理论基础概述28
2 1 1 相似理论28
2 1 2 误差理论31
2 1 3 异常值检验与剔除33
2 2 可移动式风蚀风洞设计的动力学相似准数39
2 2 1 大气边界层湍流运动方程与相似准数39
2 2 2 流动雷诺数 (Reynoldsnumber )42
2 2 3 罗斯贝数 (Rossbynumber )42
2 2 4 弗劳德数 (Froudenumber )43
2 2 5 普兰特数 (Prandtlnumber )43
2 2 6 皮克莱数 (Pecletnumber )44
2 3 含沙气流流场44
2 3 1 颗粒起动与受力分析44
2 3 2 运动方程47
2 3 3 含沙流场动力学相似准则48
2 4 平均风速剖面模拟50
2 4 1 对数律表示法50
2 4 2 指数律表示法53
2 5 大气边界层湍流特性模拟55
2 5 1 湍流强度模拟55
2 5 2 脉动风功率谱模拟56
2 5 3 湍流积分尺度模拟 57
2 5 4 静压梯度模拟58
参考文献58
第3章 可移动式风蚀风洞气动结构设计63
3 1 可移动式风蚀风洞洞体设计63
3 1 1 风蚀风洞洞体气动方案与结构设计63
3 1 2 风蚀风洞洞体气动结构介绍65
3 1 3 实验段 (workingsection )设计65
3 1 4 尾部扩散段 (diffusingsection )设计71
3 1 5 收缩段 (contractionsection )设计71
3 1 6 转角段 (turningsection )设计74
3 1 7 稳定段 (stabilitysection )设计76
3 1 8 过渡段 (transitionsection )设计78
3 2 风洞能量比估算78
3 2 1 能量比定义78
3 2 2 实验段能量损失估算79
3 2 3 尾部扩散段能量损失估算81
3 2 4 收缩段能量损失估算82
3 2 5 稳定段能量损失估算83
3 2 6 转角段能量损失估算85
3 2 7 过渡段能量损失估算87
3 2 8 进气段能量损失估算87
3 2 9 动力段能量损失估算88
3 2 10 风机选择89
3 3 动力段设计90
3 3 1 风扇设计90
3 3 2 导流片设计98
3 3 3 整流罩设计102
3 3 4 风扇效率校核104
参考文献105
第4章 大气边界层实验模拟方法107
4 1 模拟方法108
4 1 1 被动模拟方法109
4 1 2 主动模拟方法113
4 2 CFD数值模拟技术115
4 2 1 大气边界层控制方程116
4 2 2 湍流的数值模拟方法117
4 2 3 CFD软件求解过程120
4 2 4 多孔介质模型 121
4 3 模拟实例1— ——NK￣1可移动式风蚀风洞模拟装置122
4 3 1 模型的选取123
4 3 2 划分计算网格123
4 3 3 引入多孔介质模型124
4 3 4 参数设置125
4 3 5 多孔介质模型模拟结果126
4 3 6 引入棒栅验证127
4 3 7 棒栅-粗糙元模拟装置对流场特性的影响129
4 3 8 室内风洞实验研究137
4 4 模拟实例2— ——OFDY-1 2型风洞大气边界层模拟装置140
4 4 1 平行棒栅与粗糙元的设计140
4 4 2 具体调节和布置方法140
4 4 3 风洞风速廓线调节结果与结论141
参考文献143
第5章 可移动式风蚀风洞辅助系统及测量147
5 1 数据采集与控制系统147
5 1 1 概述147
5 1 2 系统硬件模块148
5 1 3 系统软件模块151
5 2 风速测试系统152
5 2 1 风速测量方法概述152
5 2 2 单点风速测量方法154
5 2 3 平均风速剖面测量仪156
5 2 4 测试系统组成157
5 3 接地与保护158
5 4 空风洞流场动力学性能检测159
5 4 1 实验段流场性能检测159
5 4 2 空风洞壁面边界层检测175
5 4 3 风洞能量比检测182
参考文献183
第6章 土壤风蚀物采集器 ———集沙仪184
6 1 集沙仪简介184
6 1 1 国外集沙仪简介184
6 1 2 国内集沙仪简介193
6 2 集沙仪设计实例200
6 2 1 集沙仪设计原则200
6 2 2 南开大学集沙仪设计实例201
6 2 3 内蒙古农业大学旋风分离式集沙仪设计实例 209
参考文献212
第7章 排沙器和原状取土器215
7 1 排沙器研究现状及设计215
7 1 1 排沙器的研究现状215
7 1 2 内蒙古农业大学排沙器215
7 1 3 “喷沙 ”模拟装置217
7 2 原状取土器219
7 2 1 原状取土器的研究现状219
7 2 2 内蒙古农业大学的原状取土器219
参考文献 223