集沙仪结构参数对集沙效率的影响.pdf

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1、第26卷第3期1402010年3月农业工程学报TransactionsoftheCSAEVr01．26No．3Mat．2010集沙仪结构参数对集沙效率的影响赵满全1，王金莲也，刘汉涛1，陈智1(1．内蒙古农业大学机电工程学院，呼和浩特010018；2．内蒙古化工职业学院测控与机电工程系，呼和浩特010010)摘要：通过分析近年来国内外集沙仪的研究成果，确定了影响集沙仪集沙效率的主要结构参数：集沙仪进沙口的高宽比、进沙通道长度、布袋材质等。根据集沙仪性能试验要求，对不同结构参数的集沙仪进行了风洞性能试验。试验结果表明：在6、9、12、15、18m／s5个风速下，集沙仪对0．15～

2、O．60mm粒径七样的平均集沙效率高于混合土样和0．15mill以下粒径土样的平均集沙效率，说明集沙仪更适合采集以跃移形式运动的土壤颗粒。结构因素对集沙效率影响的主次顺序为进沙口高宽比、进沙通道长度、布袋材质。进沙口高宽比是对集沙效率影响显著的结构冈素。通过对试验结果的极差和方差分析，得出集沙仪最优组合的结构参数是高宽比为O．5、进沙通道长度为20cm、自丝布，此时集沙仪的平均集沙效率为80．91％。关键词：沙，采样，效率，集沙仪，结构参数，风蚀，风洞doi：10．3969d．issn．1002—6819．2010．03．024中图分类号：$23．4文献标识码：A文章编号：10

3、02—6819(2010)-03—0140—06赵满全，王金莲，刘汉涛，等．集沙仪结构参数对集沙效率的影响[J】．农业工程学报，2010，26(3)：140--145．ZhaoManquan，WangJinlian，LiuHantao，Cta1．Effectsofconfigurationparametersofsandsampleronsandcollectionefficiency[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(3)：140—145．(inChinese讯mEnglishabstract)0引言1集沙仪的设计土壤风蚀研究中的一项重要任务就

4、是确定输沙率随高度位置的变化，进而确定总输沙量和建立输沙率与风速之间的关系。输沙率是确定和衡量土壤抗风蚀能力的一个重要指标，在风蚀研究中占有非常重要的地位。它表示单位时间通过单位宽度的输沙量。输沙率随高度位置变化，只有知道这种变化规律才能确定特定风速条件下的风沙流结构。集沙仪是研究风沙流结构的蕈要工具之一，它能观测输沙率随高度的变化，能够收集不同高度的输沙量。通过集沙仪测得的输沙量可用以建立单宽输沙率和总输沙率与风速之间的关系。根据相关研究表吲M】：目前在土壤风蚀研究中使用的多种不同形式的集沙仪无采样性能标定，对采集数据的准确性影响很大，由此造成根据采样数据研究得出的土壤风蚀规

5、律不一定能够反映真实情况；且在实际中，为适应不同的采样性能的差异，造成采集数据有误差，风蚀测量的精确性也受到影响。综上所述，研究设计采样精确的集沙仪具有重大意义。本研究的主要目的是借助可移动式风蚀风洞，根据影响集沙仪采样性能的主要因素，研究集沙仪结构参数变化对集沙效率的影响，得出集沙仪较佳组合结构参数。收稿日期：2008．10-23修订日期：2010-03．15基金项目：内蒙古自然科学基金项目(20050801070s)：国家自然科学基金项目(40861013)作者简介：赵满全(1955一)，男，内蒙古士右旗人，教授，中国农业工程学会高级会员(E041200061S)，主要从事

6、1：程力学与农业机械的教学与研究。呼和浩特内蒙古农业大学机电工程学院，010018。Email：nmgzmcl@yahoo．com．ol王金莲：中国农业工程学会会员(F_．040000024A)1．1集沙仪结构与工作原理集沙仪由集沙筒、支架、导向器、布袋等构成，采用布袋集沙，该集沙仪称布袋式集沙仪，结构如图1所示[61。布袋形状采用流线构造，使风沙流在干扰较小的情况下进入集沙仪内。布袋上方具有通透性良好的纱网结构，使风沙流受阻减小。该集沙仪下面安装有轴承结构，转动灵活，且上方安装的导向器，可以控制集沙仪始终随主风向自由旋转，使得集沙仪入口始终正对侵蚀风向。1．集沙筒2．支架3．

7、立轴4．导向器5．布袋图1布袋式集沙仪结构示意图Fig1Schematicofstructureofhop·pocketsandsampler风沙流在集沙仪周围风场的作用下，通过集沙筒的进沙通道进入集沙布袋内，由于布袋形状采用流线构造，能够产生文氏管效应，使风沙流速度降低。进入布袋内的沙尘靠重力作用沉积在集沙袋内，而空气依靠内外压差由布袋上方的纱网和布袋细孔所形成的通风屏排出第3期赵满全等：集沙仪结构参数对集沙效率的影响14l去。集沙仪通过导向板利用风力自动调整集沙筒的进沙口方向，使其能够时