防風網防塵效應的風洞實驗研究

白學花 陳光輝 李建隆

摘 要：因為風洞實驗具有較強的可操作性，并且能夠從復雜的諸多因素中分離出單獨的某一影響因素進行分析。利用風洞實驗模擬大自然環境，對不同防風網的擋風抑塵效果進行實驗測試；對不同顆粒粒徑的沙堆進行粒徑分析實驗，并結合模擬的流場分布進行了對比分析。防風網的設置能夠明顯的降低沙堆揚塵量，沙堆迎風面的揚塵最嚴重，且導流型防風網的堆前存在降塵區域。

關 鍵 詞：防風網；風洞實驗；抑塵效果；粒徑分布

中圖分類號：X 513 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2015）10-2377-04

Experiment Research on Dust Prevention Effect of Porous Fence

BAI Xue-hua， CHEN Guang-hui， LI Jian-long

（Department of Chemical Engineering， Qingdao University of Science and Technology， Shandong Qingdao 266042， China）

Abstract： The wind tunnel experiment has strong maneuverability， and can isolate the separate influencing factor from complex factors. In this paper， the wind tunnel experiment was used to simulate nature environment， the wind dust-controlling effect of different windproof net was tested； Grain size analysis experiment was carried out by using sand with different particle size. Combined with simulated flow field distribution， experiment results were compared and analyzed. The results show that the windproof net can significantly reduce the amount of sand dust；Fugitive dust is the most serious on the windward side， there is dust fall area in front of the sand pile with deflector-porous fence.

Key words： Porous fence； Wind tunnel experiment； Dust prevention； Particle diameter

風是揚塵產生的動力，當外界風力達到一定程度，顆粒就會離開垛堆表面從而形成揚塵[1]。防風網作為治理露天堆料場風致揚塵的最新手段，優于灑水、噴結殼固凝劑及織物覆蓋等傳統措施，具有一次性投資，長期受益，維修管理費用低等優點[2]。

國外對于防風網的實驗研究由來已久，國內起步稍晚。1977年，Raine和Stevenson[3]通過風洞試驗，使用熱線風速儀研究了網后速度場和湍流流場。1997年，宣捷和俞學曾[4]的起塵率模擬實驗，指出風洞模擬實驗中孔徑雷諾數應大于臨界雷諾數。2007年，Dong[5]等通過風洞模擬實驗，發現湍流強度是影響防風網抑塵作用最直接的因素。2010年，辛庚華[6]等采取現場實測的研究辦法，發現垛堆的起塵量與諸多因素有關，風速占主導作用，防風網的網前存在減風區。陳延國[7]等進行現場實測研究，驗證了防風網的防風抑塵作用。2011年，張寧[8]等通過可視化風洞模擬實驗，發現防風網可有效降低堆垛迎風面的摩擦風速，對背風面影響較小。

綜上所述 ，關于防風網的實驗研究復雜多樣，研究方法也具有不可否認的局限性。李建隆[9-11]等研發出一種新型導流型防風網，在常規平板型防風網網孔上增設導流翅片，減小來流風直接沖擊料堆迎風面的作用力，改善了防風網的防風抑塵效果。但新型防風網的遮蔽效果還缺乏實驗性研究。網的遮蔽效應作為防風網擋風抑塵性能的評判依據，本文就導流型防風網的遮蔽性進行實驗，結合流場模擬進行對比分析。

1 實驗模型

研究選用直流吸式低速環境風洞進行防風網的遮蔽實驗。實驗段模型為長1 800 mm，寬600 mm，高600 mm，采用有機玻璃材料制作的長方體。防風網模型為開孔率30%的鐵板網，高H：100 mm，寬600 mm，厚2 mm。實驗段流場分布如圖1所示。

2 結果及分析

2.1 防風網遮蔽實驗

對收集到的降塵進行單位時間內單位起塵面積單位收集面積的計算，規定該收集量為收集率。

圖1 實驗段流場分布圖

Fig.1 The sketch map of the experiment distribution

在10 m/s的統一風速下，對粒徑小于900 μm的細混合沙堆進行實驗，如圖2所示。實驗結果顯示，從不加設防風網到加設導流型防風網和圓孔型防風網后的細混合沙堆的揚塵收集率從493.32 g·s-1·m-4分別降到0.13 、0.11 g·s-1·m-4。在沒有防風網的情況下，垛堆前幾乎沒有沙降，沙粒降落最多的區域在垛堆后，且隨著到垛堆距離的加大，降塵量急速降低。

圖2 風速10 m/s不同防風網遮蔽揚塵收集率R

Fig.2 Wind speed under different windproof net cover 10 m/s dust collecting rate R

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（上接第2376頁）

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