【摘要】：裸土風(fēng)蝕型開放源是我國城市環(huán)境空氣顆粒污染物的主要排放源類，只有有效抑制顆粒物排放源，才能從根本上改善城市區(qū)域的空氣質(zhì)量。可移動式風(fēng)蝕風(fēng)洞是土壤風(fēng)蝕起塵、遷移、傳輸?shù)榷垦芯康闹匾褪走x工具，它的應(yīng)用能為風(fēng)蝕預(yù)報模型參數(shù)本土化、土壤風(fēng)蝕塵預(yù)測系統(tǒng)構(gòu)建、裸土風(fēng)蝕開放源防控管理技術(shù)措施制定等提供有效、可靠、可行的研究工具和技術(shù)手段。 論文根據(jù)風(fēng)蝕理論、風(fēng)洞設(shè)計原理、風(fēng)洞模擬大氣邊界層的相似理論，提出了可移動式風(fēng)蝕風(fēng)洞設(shè)計的空氣動力學(xué)準(zhǔn)則和設(shè)計條件。設(shè)計了NK-1可移動式風(fēng)蝕風(fēng)洞的氣動輪廓，主要由進(jìn)氣段、動力段、過渡段、轉(zhuǎn)角段、穩(wěn)定段、收縮段、實驗段和尾部擴散段組成，總高2.456m，全長15.9m。收縮段收縮比為2.0，風(fēng)洞能量比為0.414。風(fēng)洞設(shè)計風(fēng)速為0.3~20m/s且連續(xù)可調(diào)，風(fēng)洞各段之間易于連接和分離，便于野外測試時的移動和運輸。 NK-1可移動式風(fēng)蝕風(fēng)洞的獨特設(shè)計在于，其一，利用轉(zhuǎn)角設(shè)計形成具有向上20°仰角的氣動結(jié)構(gòu)，避免了動力段向上偏置產(chǎn)生的非對稱性，風(fēng)洞各段的對稱結(jié)構(gòu)設(shè)計有效降低了流動能耗，風(fēng)洞結(jié)構(gòu)更趨緊湊；其二，動力段為自主設(shè)計制造，包括風(fēng)扇系統(tǒng)和導(dǎo)流片、整流罩的氣動結(jié)構(gòu)。通過選擇高升阻比的翼型風(fēng)扇，根據(jù)需要確定設(shè)計工況點，合理選擇槳葉和導(dǎo)流片設(shè)計參數(shù)，如槳轂比、實度、升力系數(shù)和圓弧角等，以及整流罩流線型旋成體的設(shè)計與計算，驗證了風(fēng)扇系統(tǒng)效率，符合設(shè)計要求；其三，利用Fluent軟件，引入多孔介質(zhì)模型方法模擬實際地表大氣邊界層風(fēng)速剖面，獲得了棒柵+粗糙元組合的優(yōu)化分布，室內(nèi)外風(fēng)洞試驗表明，采用該人工大氣邊界層調(diào)節(jié)裝置，可獲得與實際地表相似的對數(shù)律平均風(fēng)速剖面。 利用風(fēng)蝕風(fēng)洞的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，完成了可移動式風(fēng)蝕風(fēng)洞實驗段流場的空氣動力學(xué)特征參數(shù)湍流度、氣流穩(wěn)定性、氣流速度均勻性、軸向靜壓梯度、風(fēng)洞能量比各項指標(biāo)的測試，該風(fēng)蝕風(fēng)洞實驗段流場性能滿足設(shè)計要求。本研究為風(fēng)蝕研究提供了有效的研究工具，為可移動式風(fēng)蝕風(fēng)洞的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：南開大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：X513
【圖文】：

994；BeruBe 等，1997），美國環(huán)保局于 1997 年就提出了顆粒物排放標(biāo)方案，新增了 PM2.5日均標(biāo)準(zhǔn)和年均標(biāo)準(zhǔn)，我國則于 2016 年將正式實2.5的排放限制。圖 1.5 IP、TP（PM10）和 RP（PM4和 PM2.5）在呼吸道中穿透曲線

IP、TP（PM10）和RP（PM4和PM

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的移動式風(fēng)蝕風(fēng)洞，于 2001 年著手研制工作，是我國有應(yīng)用記載的第二例、自行設(shè)計的第一例移動式風(fēng)蝕風(fēng)洞，2003 年 9 月應(yīng)用于北京市郊保護(hù)性耕作防風(fēng)蝕效果評價研究，內(nèi)容涉及作物殘茬高度、覆蓋度、地表破壞率和起壟方向等對農(nóng)田土壤風(fēng)蝕的影響。該風(fēng)蝕風(fēng)洞全長 10.8 米，風(fēng)洞洞體包括兩個過渡段、一個穩(wěn)定段、一個收縮段和一個長實驗段，見圖 1.8、圖 1.9圖 1.8 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)移動式風(fēng)蝕風(fēng)洞結(jié)構(gòu)示意圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2760510