用于流固耦合模型試驗(yàn)的恒溫恒壓循環(huán)水自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于流固耦合模型試驗(yàn)的恒溫恒壓循環(huán)水自動(dòng)控制系統(tǒng)，涉及地質(zhì)條件模型試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型包括水箱、加壓泵、換熱裝置、壓力傳感器、溫度傳感器和控制器，水箱、加壓泵、換熱裝置通過(guò)循環(huán)水管路與模型試驗(yàn)架內(nèi)的內(nèi)置水體連通構(gòu)成閉合水循環(huán)回路，控制器和加壓泵、換熱裝置、壓力傳感器、溫度傳感器連接，保持循環(huán)水恒溫恒壓接。本實(shí)用新型能夠自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)水體的溫度和壓力，保持水體恒溫恒壓，提高模擬試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于流固耦合模型試驗(yàn)的恒溫恒壓循環(huán)水自動(dòng)控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及地質(zhì)條件模型試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用于流固耦合模型試驗(yàn)的恒溫恒壓循環(huán)水自動(dòng)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和交通事業(yè)的騰飛，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和空間的開(kāi)發(fā)利用逐步向地下拓展。隨著地下工程建設(shè)數(shù)量的不斷增加，規(guī)模不斷增大，范圍不斷拓展，工程建設(shè)的難度也不斷增加。對(duì)于地下工程，一個(gè)突出的特點(diǎn)就是建筑物長(zhǎng)期處于巖(土)體、地下水和氣體的多項(xiàng)介質(zhì)耦合作用下，對(duì)地下工程流固耦合作用機(jī)理的研究已經(jīng)成為熱點(diǎn)，科學(xué)工作者通過(guò)各種研究手段對(duì)地下工程流固耦合規(guī)律進(jìn)行探索，其中，通過(guò)地下工程模型試驗(yàn)對(duì)地下工程進(jìn)行可視化的仿真模擬，是一種行之有效的方法。
[0003]模型試驗(yàn)是根據(jù)相似理論，將實(shí)際工程轉(zhuǎn)換為室內(nèi)模型進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)M的。這要求模型試驗(yàn)中能夠模擬實(shí)際工程中急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題，并且得到明顯的研究規(guī)律來(lái)指導(dǎo)施工。但傳統(tǒng)的地下工程模型試驗(yàn)技術(shù)存在明顯的弱點(diǎn)，模型試驗(yàn)系統(tǒng)的可視性差，難以再現(xiàn)實(shí)際工況。
[0004]我國(guó)煤礦開(kāi)采的水文地質(zhì)條件復(fù)雜，礦井突水類(lèi)型多，成因機(jī)制和防治方法也非常復(fù)雜，迫切需要對(duì)含水構(gòu)造的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)理論和方法進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究。在礦井含水構(gòu)造的水體預(yù)報(bào)方面，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家進(jìn)行了大量的研究，但仍沒(méi)有應(yīng)用于含水構(gòu)造溫度場(chǎng)特征試驗(yàn)的相關(guān)系統(tǒng)，無(wú)法在試驗(yàn)中根據(jù)需要調(diào)節(jié)和穩(wěn)定水體溫度和水體壓力，而在實(shí)際工程中，水體壓力和水體溫度極易受到地質(zhì)條件影響，如地?zé)釙?huì)導(dǎo)致水體溫度的異常升高等，影響試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于流固耦合模型試驗(yàn)的恒溫恒壓循環(huán)水自動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)水體的溫度和壓力，保持水體恒溫恒壓，提高模擬試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:一種用于流固耦合模型試驗(yàn)的恒溫恒壓循環(huán)水自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括水箱、加壓栗、換熱裝置、壓力傳感器、溫度傳感器和控制器，水箱、加壓栗、換熱裝置通過(guò)循環(huán)水管路與模型試驗(yàn)架內(nèi)的內(nèi)置水體連通構(gòu)成閉合水循環(huán)回路，控制器和加壓栗、換熱裝置、壓力傳感器、溫度傳感器連接，保持循環(huán)水恒溫恒壓。
[0007]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述閉合水循環(huán)回路中內(nèi)置水體的出口處還設(shè)有過(guò)濾器。
[0008]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述換熱裝置包括制冷機(jī)和換熱器。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述控制器為帶顯示器的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述水箱與模型試驗(yàn)架內(nèi)的內(nèi)置水體的進(jìn)水口連通，過(guò)濾器、加壓栗、換熱裝置順次連接在內(nèi)置水體的出水端的管路上。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，加壓栗、換熱裝置、水箱及內(nèi)置水體兩端的管路上均設(shè)有電磁閥，控制器與電磁閥通信相連。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述內(nèi)置水體為采用氯化鈉固體結(jié)晶的內(nèi)置水體裝置。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，水箱與內(nèi)置水體相連的管路為柔性管。
[0014]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的循環(huán)水管路的水管的內(nèi)徑為8-15mm。
[0015]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:
[0016]I)本實(shí)用新型為閉合的循環(huán)水路，使內(nèi)置水體中的水流保持循環(huán)狀態(tài)，節(jié)約用水，減少勞動(dòng)量;同時(shí)對(duì)水流進(jìn)行溫度壓力的調(diào)節(jié)，保證水體的溫度和壓力恒定；
[0017]2)采用氯化鈉固體結(jié)晶的內(nèi)置水體裝置，能夠很好直觀(guān)地模擬流固耦合狀態(tài)；
[0018]3)采用伸縮可調(diào)的柔性管路，方便調(diào)節(jié)水箱及水栗的高度，以提供不同的流量和水壓；
[0019]4)采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，隨時(shí)調(diào)控水體溫度和水體壓力，使內(nèi)置水體達(dá)到最佳的模擬試驗(yàn)狀態(tài)，提高模擬試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖中:1、內(nèi)置水體;2、過(guò)濾器;3、加壓栗;4、換熱裝置;5、水箱;6、控制器;7、模型試驗(yàn)架。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0023]參見(jiàn)圖1所示，本實(shí)用新型包括水箱5、加壓栗3、換熱裝置4、壓力傳感器、溫度傳感器和控制器6，水箱5、加壓栗3、換熱裝置4通過(guò)循環(huán)水管路與模型試驗(yàn)架7內(nèi)的內(nèi)置水體I連通構(gòu)成閉合水循環(huán)回路，控制器6和加壓栗3、換熱裝置4、壓力傳感器、溫度傳感器連接，保持循環(huán)水恒溫恒壓。通過(guò)控制器6，對(duì)循環(huán)水進(jìn)行溫度和壓力的時(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)節(jié)，保證水體的溫度和壓力恒定，使試驗(yàn)?zāi)軌蛘鎸?shí)的模擬實(shí)際工況，為工程提供準(zhǔn)確的試驗(yàn)依據(jù)。
[0024]閉合水循環(huán)回路中內(nèi)置水體I的出口處還設(shè)有過(guò)濾器2，用于對(duì)循環(huán)水進(jìn)行過(guò)濾。
[0025]其中，換熱裝置4包括制冷機(jī)和換熱器。
[0026]所述控制器6為帶顯示器的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。采用計(jì)算機(jī)軟件控制系統(tǒng)，可對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)可以根據(jù)需要，隨時(shí)調(diào)控水體溫度和水體壓力。
[0027]所述水箱5與模型試驗(yàn)架7內(nèi)的內(nèi)置水體I的進(jìn)水口連通，過(guò)濾器2、加壓栗3、換熱裝置4順次連接在內(nèi)置水體I的出水端的管路上。
[0028]加壓栗3、換熱裝置4、水箱5及內(nèi)置水體I兩端的管路上均設(shè)有電磁閥，控制器6與電磁閥通信相連。循環(huán)水的溫度和壓力能夠時(shí)時(shí)傳遞到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)6，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)6對(duì)各控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，使加壓栗3、換熱裝置4進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，使循環(huán)水時(shí)時(shí)滿(mǎn)足試驗(yàn)工況的要求。
[0029]所述內(nèi)置水體I為采用氯化鈉固體結(jié)晶的內(nèi)置水體裝置，能夠很好直觀(guān)地模擬流固耦合狀態(tài)。在模型試驗(yàn)中鋪設(shè)任意形狀的內(nèi)置氯化鈉固體結(jié)晶形成符合類(lèi)似地下暗河或溶洞等實(shí)際狀態(tài)的水體，提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性。
[0030]為了更進(jìn)一步的調(diào)節(jié)循環(huán)水的壓力，水箱5與內(nèi)置水體I相連的管路采用柔性管，柔性管可以為膠管、PVC管等，這樣，由于在試驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)，可以隨時(shí)抬高水箱的高度或降低水箱的高度，來(lái)調(diào)節(jié)水壓，以提供不同的水壓。
[0031 ]其中，所述的循環(huán)水管路的水管的內(nèi)徑為8-15_。
[0032]本實(shí)用新型依據(jù)相似原理，按照工程背景鋪設(shè)巖土體模擬材料，用氯化鈉固體結(jié)晶預(yù)制內(nèi)置水體I埋入預(yù)定位置，在內(nèi)置水體I上部接進(jìn)水管，下部接出水管，水路上連接水箱5、加壓栗3和換熱裝置4，組成循環(huán)水路，通過(guò)控制器6自動(dòng)調(diào)節(jié)水溫、水壓，并時(shí)時(shí)監(jiān)控，提高模擬試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，節(jié)約用水，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于水電、交通、礦山等工程領(lǐng)域的流固耦合模型試驗(yàn)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于流固耦合模型試驗(yàn)的恒溫恒壓循環(huán)水自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括水箱(5)、加壓栗(3)、換熱裝置(4)、壓力傳感器、溫度傳感器和控制器(6)，水箱(5)、加壓栗(3)、換熱裝置(4)通過(guò)循環(huán)水管路與模型試驗(yàn)架(7)內(nèi)的內(nèi)置水體(I)連通構(gòu)成閉合水循環(huán)回路，控制器(6)和加壓栗(3)、換熱裝置(4)、壓力傳感器、溫度傳感器連接，保持循環(huán)水恒溫恒壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于流固耦合模型試驗(yàn)的恒溫恒壓循環(huán)水自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述閉合水循環(huán)回路中內(nèi)置水體(I)的出口處還設(shè)有過(guò)濾器(2)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于流固耦合模型試驗(yàn)的恒溫恒壓循環(huán)水自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱裝置(4)包括制冷機(jī)和換熱器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于流固耦合模型試驗(yàn)的恒溫恒壓循環(huán)水自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器(6)為帶顯示器的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于流固耦合模型試驗(yàn)的恒溫恒壓循環(huán)水自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述水箱(5)與模型試驗(yàn)架(7)內(nèi)的內(nèi)置水體(I)的進(jìn)水口連通，過(guò)濾器(2)、加壓栗(3)、換熱裝置(4)順次連接在內(nèi)置水體(I)的出水端的管路上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于流固耦合模型試驗(yàn)的恒溫恒壓循環(huán)水自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，加壓栗(3)、換熱裝置(4)、水箱(5)及內(nèi)置水體(I)兩端的管路上均設(shè)有電磁閥，控制器(6)與各電磁閥通信相連。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于流固耦合模型試驗(yàn)的恒溫恒壓循環(huán)水自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)置水體(I)為采用氯化鈉固體結(jié)晶的內(nèi)置水體裝置。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于流固耦合模型試驗(yàn)的恒溫恒壓循環(huán)水自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，水箱(5)與內(nèi)置水體(I)相連的管路為柔性管。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于流固耦合模型試驗(yàn)的恒溫恒壓循環(huán)水自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的循環(huán)水管路的水管的內(nèi)徑為8-15mm。
【文檔編號(hào)】G05D27/02GK205581692SQ201620351128
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年4月25日
【發(fā)明人】高陽(yáng)
【申請(qǐng)人】石家莊鐵道大學(xué)