專利名稱：無縮尺影響的高速高壓縫隙流試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水力學(xué)試驗設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種縫隙流試驗裝置，具體的說是一種無縮尺影響的高速高壓縫隙流試驗裝置。
背景技術(shù)：
目前在水力學(xué)實驗室中，常見的高速高壓縫隙流試驗裝置由試驗工作段和供回水管路組成，試驗時，現(xiàn)有的高速高壓縫隙流試驗裝置只能主要模擬高速高壓縫隙流段的準(zhǔn)二維流態(tài)，不能模擬三維流態(tài)，特別是縫隙流出口與原型的三維連續(xù)流態(tài)連續(xù)過程有明顯差別。因此需要一種能準(zhǔn)確模擬縫隙流出口的無縮尺影響的高速高壓縫隙流三維流態(tài)試驗
直ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提出一種無縮尺影響的高速高壓縫隙流試驗裝置，能準(zhǔn)確模擬縫隙流出口的高速高壓縫隙流三維流態(tài)，解決普通高速高壓縫隙流試驗中不能準(zhǔn)確模擬原型連續(xù)三維流態(tài)過程的難題。本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是
無縮尺影響的高速高壓縫隙流試驗裝置，包括穩(wěn)壓桶、縫隙流工作段、廊道工作段和計算機；縫隙流工作段內(nèi)設(shè)有閥門門楣體型，閥門門楣體型上接有通氣減蝕管；穩(wěn)壓桶的進水口通過第一漸變段連接進水管，進水管上設(shè)有高壓水泵，高壓水泵的泵前進水管上設(shè)有進水管路閥門，高壓水泵的泵后進水管上設(shè)有高壓泵后間閥；穩(wěn)壓桶的出水口通過第二漸變段連接縫隙流工作段，縫隙流工作段的出水口連接廊道工作段的一個進水口 ；廊道工作段的另一個進水口通過第三漸變段連接廊道水流進水管，廊道水流進水管上設(shè)有加壓泵， 加壓泵的泵前進水管上設(shè)有廊道水流進水管路間閥，加壓泵的泵后進水管上設(shè)有加壓泵后閘閥；廊道工作段的出水口通過第四漸變段連接出水管，出水管上設(shè)有出水管閘閥；縫隙流工作段的進水口處設(shè)有縫隙流進口壓力傳感器，縫隙流工作段的出水口處設(shè)有縫隙流出口壓力傳感器，廊道工作段的頂部設(shè)有廊道頂壓力傳感器，縫隙流進口壓力傳感器、縫隙流出口壓力傳感器和廊道頂壓力傳感器都與計算機通信連接。這樣，對水泵輸出頻率及各部位電動閘閥的開度實時調(diào)整，當(dāng)縫隙流進水口、出水口及廊道頂壓力達到試驗所需壓力時，進行試驗；縫隙段側(cè)水流經(jīng)進水管路閥門、高壓水泵、高壓泵后間閥、第一漸變段、穩(wěn)壓桶、第二漸變段、縫隙流工作段后進入廊道工作段；廊道側(cè)水流經(jīng)過廊道水流進水管路間閥、加壓泵、加壓泵后間閥、第三漸變段漸變段進入廊道工作段，上述兩股水流在廊道工作段交匯，通過第四漸變段、出水管路及出水管間閥泄向水庫；試驗過程中，通過通氣減蝕管可以對縫隙段進行摻氣，可以研究摻氣對縫隙流的影響； 改變閥門開度，設(shè)定下一組次的縫隙流進水口、出水口及廊道頂壓力，下一試驗過程開始， 如此往復(fù)，準(zhǔn)確模擬縫隙流出口的無縮尺影響的高速高壓縫隙流三維流態(tài)。本發(fā)明進一步限定的技術(shù)方案是前述的無縮尺影響的高速高壓縫隙流試驗裝置，第一漸變段為由進水口逐漸向出水口擴大的圓變方漸變段；第二漸變段為由進水口逐漸向出水口縮小的方變方漸變段；第三漸變段為由進水口逐漸向出水口擴大的圓變方漸變段；第四漸變段為由進水口逐漸向出水口縮小的方變圓漸變段。設(shè)置漸變段主要作用使水流在管路中的損失減小、水流流態(tài)順暢。前述的無縮尺影響的高速高壓縫隙流試驗裝置，穩(wěn)壓桶的進水口通過一根穩(wěn)壓管連接第一漸變段，起到壓力穩(wěn)定的作用。前述的無縮尺影響的高速高壓縫隙流試驗裝置，縫隙流進水管上設(shè)有兩臺并聯(lián)的變頻高壓水泵，廊道進水管上設(shè)有一臺變頻高壓水泵，和前述的進出水口間閥，都通過計算機實時自動控制水泵輸出頻率的大小及閘閥的開度，提供試驗所需的壓力和流量。前述的無縮尺影響的高速高壓縫隙流試驗裝置，廊道工作段設(shè)有觀察窗，便于觀察實驗過程。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過各管路的連接，以及各閥門、漸變段和水泵的設(shè)置，可以準(zhǔn)確模擬縫隙流出口的無縮尺影響的高速高壓縫隙流三維流態(tài)，解決普通高速高壓縫隙流試驗中不能準(zhǔn)確模擬原型的連續(xù)三維流態(tài)過程的難題；另外，通過在縫隙流工作段內(nèi)設(shè)有閥門門楣體型，閥門門楣體型上接有通氣減蝕管，可以研究摻氣對縫隙流的影響，
一舉兩得。


圖1為本發(fā)明的連接示意圖。
具體實施例方式實施例1
本實施例公開一種，無縮尺影響的高速高壓縫隙流試驗裝置，連接如圖1所示，包括穩(wěn)壓桶7、縫隙流工作段9、廊道工作段13、閥門面板10和計算機；縫隙流工作段9內(nèi)設(shè)有閥門門楣體型11，閥門門楣體型11上接有通氣減蝕管12 ；穩(wěn)壓桶7的進水口通過第一漸變段 5連接進水管，穩(wěn)壓桶7的進水口通過一根穩(wěn)壓管6連接第一漸變段5，進水管上設(shè)有高壓水泵2，進水管上設(shè)有兩臺并聯(lián)的變頻高壓水泵2，高壓水泵2的泵前進水管上設(shè)有進水管路閥門1，高壓水泵2的泵后進水管上設(shè)有高壓泵后間閥3，高壓泵后間閥3后面還設(shè)有一個進水管閘閥4 ；穩(wěn)壓桶7的出水口通過第二漸變段8連接縫隙流工作段9，縫隙流工作段 9的出水口連接廊道工作段13的一個進水口 ；廊道工作段13的另一個進水口通過第三漸變段19連接廊道水流進水管，廊道水流進水管上設(shè)有加壓泵16，加壓泵16的泵前進水管上設(shè)有廊道水流進水管路間閥15，加壓泵16的泵后進水管上設(shè)有加壓泵后間閥17，加壓泵后閘閥17后面還設(shè)有一個泵后閘閥18，廊道工作段13設(shè)有觀察窗14 ；廊道工作段13的出水口通過第四漸變段20連接出水管21，出水管21上設(shè)有出水管閘閥22，出水管21連接至水庫；縫隙流工作段9的進水口處設(shè)有縫隙流進口壓力傳感器23，縫隙流工作段9的出水口處設(shè)有縫隙流出口壓力傳感器對，廊道工作段13的頂部設(shè)有廊道頂壓力傳感器25，縫隙流進口壓力傳感器23、縫隙流出口壓力傳感器M和廊道頂壓力傳感器25都與計算機通信連接。第一漸變段5為由進水口逐漸向出水口擴大圓變方的漸變段；第二漸變段8為由進水口逐漸向出水口縮小的方變方漸變段；第三漸變段19為由進水口逐漸向出水口擴大圓變方的漸變段；第四漸變段20為由進水口逐漸向出水口縮小的方變圓漸變段。本實施例的工作過程如下
(-)在計算機中設(shè)定無縮尺影響的高速高壓縫隙流試驗裝置的縫隙流工作段9的進口壓力和出口壓力，以及廊道工作段13的廊道頂壓力；
㈡縫隙流進口壓力傳感器23、縫隙流出口壓力傳感器M和廊道頂壓力傳感器25都與計算機通信連接，通過控制計算機對各種壓力傳感器的信息處理及反饋，對兩臺并聯(lián)的變頻高壓水泵2和加壓泵16的輸出頻率、以及各部位電動閘閥的開度實時調(diào)整，這一過程是循序漸進、無限逼近設(shè)定值，縫隙流工作段9的進口壓力和出口壓力及廊道工作段13的廊道頂壓力達到試驗所需壓力時，進行試驗；
曰縫隙段側(cè)水流經(jīng)進水管路閥門1、高壓水泵2、高壓泵后閘閥3、進水管閘閥4、第一漸變段5和穩(wěn)壓管6進入穩(wěn)壓桶7，再經(jīng)第二漸變段8、縫隙流工作段9后進入廊道工作段13 ； 廊道側(cè)水流經(jīng)過廊道水流進水管路閘閥15、加壓泵16、加壓泵后閘閥17、泵后閘閥18和第三漸變段漸變段19進入廊道工作段13，上述兩股水流在廊道工作段13交匯，通過第四漸變段20和出水管路21及出水管閘閥22泄向水庫；
(四)試驗過程中，通過閥門門楣體型11上接有的通氣減蝕管12對縫隙流工作段9進行摻氣，研究摻氣對縫隙流的影響；
㈤設(shè)定下一組次的縫隙流進水口、出水口及廊道頂壓力，計算機自動改變兩臺并聯(lián)的變頻高壓水泵2和加壓泵16的頻率和各閘閥的開度，當(dāng)進水口、出水口及廊道頂壓力達到設(shè)定值時，下一試驗過程開始，如此往復(fù)，進行無縮尺影響的高速高壓縫隙流試驗。除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.無縮尺影響的高速高壓縫隙流試驗裝置，包括穩(wěn)壓桶(7)、縫隙流工作段(9)、廊道工作段(13)和計算機；其特征在于所述縫隙流工作段(9)內(nèi)設(shè)有閥門門楣體型(11)，所述閥門門楣體型(11)上接有通氣減蝕管(12)；所述穩(wěn)壓桶(7)的進水口通過第一漸變段 (5)連接進水管，所述進水管上設(shè)有高壓水泵(2)，所述高壓水泵(2)的泵前進水管上設(shè)有進水管路閥門(1)，所述高壓水泵(2)的泵后進水管上設(shè)有高壓泵后間閥(3)；所述穩(wěn)壓桶 (7)的出水口通過第二漸變段(8)連接所述縫隙流工作段(9)，所述縫隙流工作段(9)的出水口連接所述廊道工作段(13)的一個進水口 ；所述廊道工作段(13)的另一個進水口通過第三漸變段(19)連接廊道水流進水管，所述廊道水流進水管上設(shè)有加壓泵(16)，所述加壓泵(16)的泵前進水管上設(shè)有廊道水流進水管路間閥(15)，所述加壓泵(16)的泵后進水管上設(shè)有加壓泵后閘閥(17)；所述廊道工作段(13)的出水口通過第四漸變段(20)連接出水管(21)，所述出水管(21)上設(shè)有出水管閘閥(22);所述縫隙流工作段(9)的進水口處設(shè)有縫隙流進口壓力傳感器(23)，所述縫隙流工作段(9)的出水口處設(shè)有縫隙流出口壓力傳感器(24)，所述廊道工作段(13)的頂部設(shè)有廊道頂壓力傳感器(25)，所述縫隙流進口壓力傳感器(23)、縫隙流出口壓力傳感器(24)和廊道頂壓力傳感器(25)都與所述計算機通信連接。
2.如權(quán)利要求1所述的無縮尺影響的高速高壓縫隙流試驗裝置，其特征在于所述第一漸變段(5)為由進水口逐漸向出水口擴大的圓變方漸變段；所述第二漸變段(8)為由進水口逐漸向出水口縮小方變圓漸變段；所述第三漸變段(19)為由進水口逐漸向出水口擴大的圓變方漸變段；所述第四漸變段(20)為由進水口逐漸向出水口縮小方變圓漸變段。
3.如權(quán)利要求1所述的無縮尺影響的高速高壓縫隙流試驗裝置，其特征在于所述穩(wěn)壓桶(7 )的進水口通過一根穩(wěn)壓管(6 )連接第一漸變段(5 )。
4.如權(quán)利要求1所述的無縮尺影響的高速高壓縫隙流試驗裝置，其特征在于所述所述進水管上設(shè)有兩臺并聯(lián)的變頻高壓水泵。
5.如權(quán)利要求1所述的無縮尺影響的高速高壓縫隙流試驗裝置，其特征在于所述工作段(13)設(shè)有觀察窗(14)。
全文摘要
本發(fā)明屬于水力學(xué)試驗設(shè)備領(lǐng)域，是一種無縮尺影響的高速高壓縫隙流試驗裝置，包括穩(wěn)壓桶、縫隙流工作段、廊道工作段和計算機；縫隙流工作段內(nèi)設(shè)有門楣體型，門楣體型上接有通氣減蝕管；穩(wěn)壓桶的進水口通過漸變段連接進水管，進水管上設(shè)有水泵；穩(wěn)壓桶出水口通過漸變段連接縫隙流工作段，縫隙流工作段的出水口連接廊道工作段的進水口；廊道工作段的另一個進水口通過漸變段連接廊道水流進水管，廊道水流進水管上設(shè)有加壓泵；廊道工作段的出水口通過漸變段連接出水管，出水管上設(shè)有閘閥；縫隙流工作段的進水口處設(shè)有壓力傳感器，縫隙流工作段的出水口處設(shè)有壓力傳感器，廊道工作段的頂部設(shè)有壓力傳感器。本發(fā)明可以準(zhǔn)確模擬縫隙流出口三維流態(tài)，解決縫隙流試驗中不能模擬原型的連續(xù)三維流態(tài)過程的難題。
文檔編號G01M10/00GK102288383SQ20111021392
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者嚴(yán)秀俊, 刑建龍, 李中華, 李君 , 胡亞安, 薛淑, 鄭楚佩 申請人:水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學(xué)研究院