[发明专利]一种用于模拟丁坝对水流作用的试验装置及方法

摘要

本发明公开了一种用于模拟丁坝对水流作用的试验装置及方法，属水力学物理模型试验领域。试验装置由试验模块、光源模块、数据采集模块和控制模块构成；试验模块由丁坝水流试验各基础试验构件构成；所述光源模块、数据采集模块均依附于试验模块进行布置；所述控制模块对装置其他模块起控制作用。本发明采用集成化装置设计并引入粒子图像测速技术完成丁坝水流试验过程，具有试验过程人力消耗少，效率高，试验成本低廉，节能环保，可适用工况范围广，试验精度高等优点。

主权项

1.一种用于模拟丁坝对水流作用的试验装置，其特征在于由试验模块、光源模块、数据采集模块和控制模块构成；所述试验模块包含有进水管、消能池、试验水槽、尾门、出水管、丁坝模型、定位器、蓄水池和水泵：进水管一侧通过水泵连接至蓄水池，进水管另一侧与消能池相连；消能池与试验水槽水体相互连通成一个整体；试验水槽前段与消能池连接成一个整体，后段通过尾门连接至出水管，试验水槽内部布置有多个丁坝模型；出水管前端通过尾门与试验水槽相连，出水管后端连接至蓄水池中；丁坝模型布置于试验水槽中；光源模块由线阵列激光器、上侧激光标定复合板、滑轨、下侧激光标定复合板、滑轨支架、底部标定板组成：线阵列激光器与滑轨支架一并布置于滑轨上，用以形成线光源照射所需观察的水流纵断面；滑轨上部架设有线阵列激光器和相机支架，下部通过滑轨支架固定于试验水槽上方；上侧激光标定复合板、下侧激光标定复合板分别安装布置于试验水槽上下两侧的侧壁外侧上，底部标定板位于试验水槽底部壁面的外侧，数据采集模块由上侧高速相机、下侧高速相机、相机支架、俯视高速相机、支架和水位计组成：水位计安装于消能池与试验水槽之间的水流平稳、水位恒定区段；相机支架上安装有俯视高速相机，相机支架根据输入指令可沿滑轨运动至预定位置，俯视高速相机观察记录试验水槽水平断面流速分布；上侧高速相机安放于试验水槽试验段外侧，在线阵列激光器照射下观察记录丁坝群上部区域纵断面流速分布特征；下侧高速相机与上侧高速相机原理布置相同且呈对称布置，用以补充观察记录上侧高速相机盲区范围内的纵断面流速分布；控制模块接收上侧高速相机、下侧高速相机、俯视高速相机采集的图像信息和由水位计采集的水位信息；控制模块控制相机支架、线阵列激光器沿滑轨的运动情况；同时控制模块控制线阵列激光器的激光照明情况，控制上侧激光标定复合板、下侧激光标定复合板上面阵列激光器的照明情况，控制模块控制尾门决定开度大小进而控制试验水槽内的水位变化情况；控制模块通过控制水泵运转功率继而决定输入消能池的进水流量。