专利名称：无缩尺影响的高速高压缝隙流试验装置的制作方法
技术领域：
本发明属于水力学试验设备领域，涉及一种缝隙流试验装置，具体的说是一种无缩尺影响的高速高压缝隙流试验装置。
背景技术：
目前在水力学实验室中，常见的高速高压缝隙流试验装置由试验工作段和供回水管路组成，试验时，现有的高速高压缝隙流试验装置只能主要模拟高速高压缝隙流段的准二维流态，不能模拟三维流态，特别是缝隙流出口与原型的三维连续流态连续过程有明显差别。因此需要一种能准确模拟缝隙流出口的无缩尺影响的高速高压缝隙流三维流态试验
直ο
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种无缩尺影响的高速高压缝隙流试验装置，能准确模拟缝隙流出口的高速高压缝隙流三维流态，解决普通高速高压缝隙流试验中不能准确模拟原型连续三维流态过程的难题。本发明解决以上技术问题的技术方案是
无缩尺影响的高速高压缝隙流试验装置，包括稳压桶、缝隙流工作段、廊道工作段和计算机；缝隙流工作段内设有阀门门楣体型，阀门门楣体型上接有通气减蚀管；稳压桶的进水口通过第一渐变段连接进水管，进水管上设有高压水泵，高压水泵的泵前进水管上设有进水管路阀门，高压水泵的泵后进水管上设有高压泵后间阀；稳压桶的出水口通过第二渐变段连接缝隙流工作段，缝隙流工作段的出水口连接廊道工作段的一个进水口 ；廊道工作段的另一个进水口通过第三渐变段连接廊道水流进水管，廊道水流进水管上设有加压泵， 加压泵的泵前进水管上设有廊道水流进水管路间阀，加压泵的泵后进水管上设有加压泵后闸阀；廊道工作段的出水口通过第四渐变段连接出水管，出水管上设有出水管闸阀；缝隙流工作段的进水口处设有缝隙流进口压力传感器，缝隙流工作段的出水口处设有缝隙流出口压力传感器，廊道工作段的顶部设有廊道顶压力传感器，缝隙流进口压力传感器、缝隙流出口压力传感器和廊道顶压力传感器都与计算机通信连接。这样，对水泵输出频率及各部位电动闸阀的开度实时调整，当缝隙流进水口、出水口及廊道顶压力达到试验所需压力时，进行试验；缝隙段侧水流经进水管路阀门、高压水泵、高压泵后间阀、第一渐变段、稳压桶、第二渐变段、缝隙流工作段后进入廊道工作段；廊道侧水流经过廊道水流进水管路间阀、加压泵、加压泵后间阀、第三渐变段渐变段进入廊道工作段，上述两股水流在廊道工作段交汇，通过第四渐变段、出水管路及出水管间阀泄向水库；试验过程中，通过通气减蚀管可以对缝隙段进行掺气，可以研究掺气对缝隙流的影响； 改变阀门开度，设定下一组次的缝隙流进水口、出水口及廊道顶压力，下一试验过程开始， 如此往复，准确模拟缝隙流出口的无缩尺影响的高速高压缝隙流三维流态。本发明进一步限定的技术方案是前述的无缩尺影响的高速高压缝隙流试验装置，第一渐变段为由进水口逐渐向出水口扩大的圆变方渐变段；第二渐变段为由进水口逐渐向出水口缩小的方变方渐变段；第三渐变段为由进水口逐渐向出水口扩大的圆变方渐变段；第四渐变段为由进水口逐渐向出水口缩小的方变圆渐变段。设置渐变段主要作用使水流在管路中的损失减小、水流流态顺畅。前述的无缩尺影响的高速高压缝隙流试验装置，稳压桶的进水口通过一根稳压管连接第一渐变段，起到压力稳定的作用。前述的无缩尺影响的高速高压缝隙流试验装置，缝隙流进水管上设有两台并联的变频高压水泵，廊道进水管上设有一台变频高压水泵，和前述的进出水口间阀，都通过计算机实时自动控制水泵输出频率的大小及闸阀的开度，提供试验所需的压力和流量。前述的无缩尺影响的高速高压缝隙流试验装置，廊道工作段设有观察窗，便于观察实验过程。本发明的有益效果是本发明通过各管路的连接，以及各阀门、渐变段和水泵的设置，可以准确模拟缝隙流出口的无缩尺影响的高速高压缝隙流三维流态，解决普通高速高压缝隙流试验中不能准确模拟原型的连续三维流态过程的难题；另外，通过在缝隙流工作段内设有阀门门楣体型，阀门门楣体型上接有通气减蚀管，可以研究掺气对缝隙流的影响，
一举两得。
图1为本发明的连接示意图。
具体实施例方式实施例1
本实施例公开一种，无缩尺影响的高速高压缝隙流试验装置，连接如图1所示，包括稳压桶7、缝隙流工作段9、廊道工作段13、阀门面板10和计算机；缝隙流工作段9内设有阀门门楣体型11，阀门门楣体型11上接有通气减蚀管12 ；稳压桶7的进水口通过第一渐变段 5连接进水管，稳压桶7的进水口通过一根稳压管6连接第一渐变段5，进水管上设有高压水泵2，进水管上设有两台并联的变频高压水泵2，高压水泵2的泵前进水管上设有进水管路阀门1，高压水泵2的泵后进水管上设有高压泵后间阀3，高压泵后间阀3后面还设有一个进水管闸阀4 ；稳压桶7的出水口通过第二渐变段8连接缝隙流工作段9，缝隙流工作段 9的出水口连接廊道工作段13的一个进水口 ；廊道工作段13的另一个进水口通过第三渐变段19连接廊道水流进水管，廊道水流进水管上设有加压泵16，加压泵16的泵前进水管上设有廊道水流进水管路间阀15，加压泵16的泵后进水管上设有加压泵后间阀17，加压泵后闸阀17后面还设有一个泵后闸阀18，廊道工作段13设有观察窗14 ；廊道工作段13的出水口通过第四渐变段20连接出水管21，出水管21上设有出水管闸阀22，出水管21连接至水库；缝隙流工作段9的进水口处设有缝隙流进口压力传感器23，缝隙流工作段9的出水口处设有缝隙流出口压力传感器对，廊道工作段13的顶部设有廊道顶压力传感器25，缝隙流进口压力传感器23、缝隙流出口压力传感器M和廊道顶压力传感器25都与计算机通信连接。第一渐变段5为由进水口逐渐向出水口扩大圆变方的渐变段；第二渐变段8为由进水口逐渐向出水口缩小的方变方渐变段；第三渐变段19为由进水口逐渐向出水口扩大圆变方的渐变段；第四渐变段20为由进水口逐渐向出水口缩小的方变圆渐变段。本实施例的工作过程如下
(-)在计算机中设定无缩尺影响的高速高压缝隙流试验装置的缝隙流工作段9的进口压力和出口压力，以及廊道工作段13的廊道顶压力；
㈡缝隙流进口压力传感器23、缝隙流出口压力传感器M和廊道顶压力传感器25都与计算机通信连接，通过控制计算机对各种压力传感器的信息处理及反馈，对两台并联的变频高压水泵2和加压泵16的输出频率、以及各部位电动闸阀的开度实时调整，这一过程是循序渐进、无限逼近设定值，缝隙流工作段9的进口压力和出口压力及廊道工作段13的廊道顶压力达到试验所需压力时，进行试验；
曰缝隙段侧水流经进水管路阀门1、高压水泵2、高压泵后闸阀3、进水管闸阀4、第一渐变段5和稳压管6进入稳压桶7，再经第二渐变段8、缝隙流工作段9后进入廊道工作段13 ； 廊道侧水流经过廊道水流进水管路闸阀15、加压泵16、加压泵后闸阀17、泵后闸阀18和第三渐变段渐变段19进入廊道工作段13，上述两股水流在廊道工作段13交汇，通过第四渐变段20和出水管路21及出水管闸阀22泄向水库；
(四)试验过程中，通过阀门门楣体型11上接有的通气减蚀管12对缝隙流工作段9进行掺气，研究掺气对缝隙流的影响；
㈤设定下一组次的缝隙流进水口、出水口及廊道顶压力，计算机自动改变两台并联的变频高压水泵2和加压泵16的频率和各闸阀的开度，当进水口、出水口及廊道顶压力达到设定值时，下一试验过程开始，如此往复，进行无缩尺影响的高速高压缝隙流试验。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.无缩尺影响的高速高压缝隙流试验装置，包括稳压桶(7)、缝隙流工作段(9)、廊道工作段(13)和计算机；其特征在于所述缝隙流工作段(9)内设有阀门门楣体型(11)，所述阀门门楣体型(11)上接有通气减蚀管(12)；所述稳压桶(7)的进水口通过第一渐变段 (5)连接进水管，所述进水管上设有高压水泵(2)，所述高压水泵(2)的泵前进水管上设有进水管路阀门(1)，所述高压水泵(2)的泵后进水管上设有高压泵后间阀(3)；所述稳压桶 (7)的出水口通过第二渐变段(8)连接所述缝隙流工作段(9)，所述缝隙流工作段(9)的出水口连接所述廊道工作段(13)的一个进水口 ；所述廊道工作段(13)的另一个进水口通过第三渐变段(19)连接廊道水流进水管，所述廊道水流进水管上设有加压泵(16)，所述加压泵(16)的泵前进水管上设有廊道水流进水管路间阀(15)，所述加压泵(16)的泵后进水管上设有加压泵后闸阀(17)；所述廊道工作段(13)的出水口通过第四渐变段(20)连接出水管(21)，所述出水管(21)上设有出水管闸阀(22);所述缝隙流工作段(9)的进水口处设有缝隙流进口压力传感器(23)，所述缝隙流工作段(9)的出水口处设有缝隙流出口压力传感器(24)，所述廊道工作段(13)的顶部设有廊道顶压力传感器(25)，所述缝隙流进口压力传感器(23)、缝隙流出口压力传感器(24)和廊道顶压力传感器(25)都与所述计算机通信连接。
2.如权利要求1所述的无缩尺影响的高速高压缝隙流试验装置，其特征在于所述第一渐变段(5)为由进水口逐渐向出水口扩大的圆变方渐变段；所述第二渐变段(8)为由进水口逐渐向出水口缩小方变圆渐变段；所述第三渐变段(19)为由进水口逐渐向出水口扩大的圆变方渐变段；所述第四渐变段(20)为由进水口逐渐向出水口缩小方变圆渐变段。
3.如权利要求1所述的无缩尺影响的高速高压缝隙流试验装置，其特征在于所述稳压桶(7 )的进水口通过一根稳压管(6 )连接第一渐变段(5 )。
4.如权利要求1所述的无缩尺影响的高速高压缝隙流试验装置，其特征在于所述所述进水管上设有两台并联的变频高压水泵。
5.如权利要求1所述的无缩尺影响的高速高压缝隙流试验装置，其特征在于所述工作段(13)设有观察窗(14)。
全文摘要
本发明属于水力学试验设备领域，是一种无缩尺影响的高速高压缝隙流试验装置，包括稳压桶、缝隙流工作段、廊道工作段和计算机；缝隙流工作段内设有门楣体型，门楣体型上接有通气减蚀管；稳压桶的进水口通过渐变段连接进水管，进水管上设有水泵；稳压桶出水口通过渐变段连接缝隙流工作段，缝隙流工作段的出水口连接廊道工作段的进水口；廊道工作段的另一个进水口通过渐变段连接廊道水流进水管，廊道水流进水管上设有加压泵；廊道工作段的出水口通过渐变段连接出水管，出水管上设有闸阀；缝隙流工作段的进水口处设有压力传感器，缝隙流工作段的出水口处设有压力传感器，廊道工作段的顶部设有压力传感器。本发明可以准确模拟缝隙流出口三维流态，解决缝隙流试验中不能模拟原型的连续三维流态过程的难题。
文档编号G01M10/00GK102288383SQ20111021392
公开日2011年12月21日 申请日期2011年7月28日 优先权日2011年7月28日
发明者严秀俊, 刑建龙, 李中华, 李君 , 胡亚安, 薛淑, 郑楚佩 申请人:水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院