一种冰雪材料的耐候性实验装置及实验方法

本发明涉及实验装置，具体而言，涉及一种冰雪材料的耐候性实验装置及实验方法。

背景技术：

1、冰雪材料是一种冷冻后具有与天然冰雪几乎相同的试感和触感的建筑材料。受气候环境影响，其结构稳定性较差，需要进行耐候性实验。

2、目前，氙灯气候箱实验装置完全无法在冰雪材料实验中使用，因此冰雪材料的耐候性实验只能在自然环境中取样，使得温湿度、日照等环境要素均不能进行有效控制变量，导致准确度差，且受季节限制，效率低下。

技术实现思路

1、本发明解决的问题是：如何提高冰雪材料耐候性实验测试准确度的问题。

2、为解决上述问题，本发明提供一种冰雪材料的耐候性实验装置，包括温湿度调控系统、风速调节系统和日照模拟系统，所述温湿度调控系统包括低温环境仓和安装在低温环境仓内的制冷风机组；所述风速调节系统位于所述低温环境仓内，包括风机，以及均呈管状的风机壳体、稳定风道和实验风道，所述风机安装于所述风机壳体的入风口，所述风机壳体的出风口与所述稳定风道的进风口连通，所述稳定风道的出风口与所述实验风道的进风口连通；所述实验风道相对的两个侧壁上分别设置有卡槽和钢化玻璃，所述卡槽用于与冰试件卡接，所述日照模拟系统位于所述钢化玻璃远离所述卡槽的一侧；所述日照模拟系统包括氙灯、弧形滑轨和电机，所述弧形滑轨安装于所述实验风道且两端均朝向所述钢化玻璃弯曲，所述氙灯滑动安装于所述弧形滑轨，并用于透过所述钢化玻璃照射所述卡槽处的所述冰试件，所述电机用于驱动所述氙灯沿所述弧形滑轨移动。

3、可选地，所述风速调节系统还包括风速控制模块，所述风速控制模块用于与所述风机通信连接，以调控所述风机的转速。

4、可选地，所述风速调节系统还包括防护网，所述防护网位于所述风机远离所述稳定风道的一侧，并与所述风机壳体连接。

5、可选地，所述稳定风道包括稳流段和静流段，所述稳流段位于所述静流段和所述风机壳体之间，所述稳流段内设置有蜂窝通道，所述静流段内设置有三块平行的阻尼板。

6、可选地，所述冰雪材料的耐候性实验装置还包括防风罩，所述防风罩与所述实验风道连接，并用于从所述实验风道的外部罩设所述冰试件。

7、可选地，所述日照模拟系统还包括日照升降杆和升降电机，两根所述日照升降杆分别位于所述弧形滑轨延伸方向上的两端，并连接于所述弧形滑轨和所述实验风道之间，所述升降电机用于驱动所述日照升降杆做远离或者朝向所述实验风道的移动。

8、可选地，所述风速调节系统还包括呈管状的收缩风道，所述收缩风道的管壁曲线符合维氏曲线，所述收缩风道连通于所述稳定风道和所述实验风道之间，且所述收缩风道的直径从所述稳定风道朝向所述实验风道的方向逐渐减小。

9、可选地，所述冰雪材料的耐候性实验装置还包括热线风速仪，两个所述热线风速仪分别位于所述卡槽沿所述实验风道轴向的两侧，并插入所述实验风道内。

10、可选地，所述实验风道的截面形状为矩形形状。

11、与现有技术相比，本发明的冰雪材料的耐候性实验装置，通过低温环境仓及安装在低温环境仓内的制冷风机组，低温环境仓提供相对封闭的实验环境，制冷风机组可控制低温环境仓内的环境温度和湿度；并通过风机安装于位于低温环境仓内的风机壳体的入风口，风机壳体的出风口与稳定风道的进风口连通，稳定风道的出风口与实验风道的进风口连通，风机启动后使得气流依次由风机壳体、稳定风道流动至实验风道，实现自然风的模拟；再通过日照模拟系统实现一个自然日内太阳移动的模拟，这样，与低温试验舱结合使用，不仅可以打破田野实验中地域与时间条件的限制，有利于相关实验的大量开展，缩短冰雪材料耐候性实验周期，提高工作效率，还实现人为有效控制实验变量，可按实验需求获得温度、湿度、光照强度、风速等耦合因子对冰试件(冰雪材料)的耐候性的综合影响结果，提高实验结果的准确度，进而提高冰雪材料耐候性实验测试准确度。

12、另一方面，本发明还提供一种冰雪材料的耐候性实验方法，基于如前的冰雪材料的耐候性实验装置，所述冰雪材料的耐候性实验方法包括如下步骤：

13、根据实验需求制备实验冰试件，并设置对照组与实验组；

14、启动冰雪材料的耐候性实验装置，并根据所述试验需求分别对所述实验组和所述对照组进行试验，并定期测量所述实验组和所述对照组的质量变化；

15、结束耐候性养护，并对所述实验组和所述对照组进行性能检测，以完成全部实验流程。

16、该冰雪材料的耐候性实验方法相对于现有技术的优势与该冰雪材料的耐候性实验装置相同，此处不做赘述。

技术特征：

1.一种冰雪材料的耐候性实验装置，其特征在于，包括温湿度调控系统(1)、风速调节系统(2)和日照模拟系统(3)，所述温湿度调控系统(1)包括低温环境仓(11)和安装在低温环境仓(11)内的制冷风机组(12)；

2.根据权利要求1所述的冰雪材料的耐候性实验装置，其特征在于，所述风速调节系统(2)还包括风速控制模块(25)，所述风速控制模块(25)用于与所述风机(21)通信连接，以调控所述风机(21)的转速。

3.根据权利要求1所述的冰雪材料的耐候性实验装置，其特征在于，所述风速调节系统(2)还包括防护网(26)，所述防护网(26)位于所述风机(21)远离所述稳定风道(23)的一侧，并与所述风机壳体(22)连接。

4.根据权利要求1所述的冰雪材料的耐候性实验装置，其特征在于，所述稳定风道(23)包括稳流段(231)和静流段(232)，所述稳流段(231)位于所述静流段(232)和所述风机壳体(22)之间，所述稳流段(231)内设置有蜂窝通道(2311)，所述静流段(232)内设置有三块平行的阻尼板(27)。

5.根据权利要求1所述的冰雪材料的耐候性实验装置，其特征在于，还包括防风罩(4)，所述防风罩(4)与所述实验风道(24)连接，并用于从所述实验风道(24)的外部罩设所述冰试件(10)。

6.根据权利要求1所述的冰雪材料的耐候性实验装置，其特征在于，所述日照模拟系统(3)还包括日照升降杆(34)和升降电机，两根所述日照升降杆(34)分别位于所述弧形滑轨(32)延伸方向上的两端，并连接于所述弧形滑轨(32)和所述实验风道(24)之间，所述升降电机用于驱动所述日照升降杆(34)做远离或者朝向所述实验风道(24)的移动。

7.根据权利要求1所述的冰雪材料的耐候性实验装置，其特征在于，所述风速调节系统(2)还包括呈管状的收缩风道(28)，所述收缩风道(28)的管壁曲线符合维氏曲线，所述收缩风道(28)连通于所述稳定风道(23)和所述实验风道(24)之间，且所述收缩风道(28)的直径从所述稳定风道(23)朝向所述实验风道(24)的方向逐渐减小。

8.根据权利要求1所述的冰雪材料的耐候性实验装置，其特征在于，还包括热线风速仪(5)，两个所述热线风速仪(5)分别位于所述卡槽沿所述实验风道(24)轴向的两侧，并插入所述实验风道(24)内。

9.根据权利要求1所述的冰雪材料的耐候性实验装置，其特征在于，所述实验风道(24)的截面形状为矩形形状。

10.一种冰雪材料的耐候性实验方法，基于如权利要求1至9中任一项所述的冰雪材料的耐候性实验装置，其特征在于，所述冰雪材料的耐候性实验方法包括如下步骤：

技术总结
本发明提供了一种冰雪材料的耐候性实验装置及实验方法，涉及实验装置技术领域。冰雪材料的耐候性实验装置包括温湿度调控系统、风速调节系统和日照模拟系统。与低温试验舱结合使用，不仅可以打破田野实验中地域与时间条件的限制，有利于相关实验的大量开展，缩短冰雪材料耐候性实验周期，提高工作效率，还实现人为有效控制实验变量，可按实验需求获得温度、湿度、光照强度、风速等耦合因子对冰试件的耐候性的综合影响结果，提高实验结果的准确度，进而提高冰雪材料耐候性实验测试准确度。

技术研发人员：杨烁永,罗鹏,种天琪
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31