[发明专利]测量波动水流渗透拖曳力系数的全自动试验装置及其方法

权利要求书

1.一种测量波动水流的渗透拖曳力系数的全自动试验装置，其特征在于：

由试样筒模块(10)、测量模块(20)、电机模块(30)、储水箱(40)、数据采集器(50)、计算机终端(60)和导管(70)组成；

其位置和连接关系是：

试样筒模块(10)的顶端、测量模块(20)、导管(70)、储水箱(40)、电机模块(30)和试样筒模块(10)的底端依次连通形成一闭合环路；

试样筒模块(10)、数据采集器(50)和计算机终端(60)依次连接，实现对试样(16)的采集、存储和处理；

计算机终端(60)和电机模块(30)连接，实现对电机模块(30)控制。

2.按权利要求1所述的全自动试验装置，其特征在于：

所述的试样筒模块(10)包括试样筒上盖(11)、试样筒主体(12)、试样筒下底盖(13)、上导流板(14-1)、下导流板(14-2)、上滤网(15-1)、下滤网(15-2)、试样(16)、层流导管(17)、螺栓(18)、上密封圈(19-1)和下密封圈(19-2)；

其位置和连接关系是：

按上中下顺序，试样筒上盖(11)、上密封圈(19-1)、试样筒主体(12)、下密封圈(19-2)和试样筒下底盖(13)通过螺栓(18)依次连接成一个整体；

在试样筒主体(12)中，从上到下，依次设置有上导流板(14-1)、上滤网(15-1)、试样(16)、下滤网(15-2)和下导流板(14-2)；

在试样(16)内设置有层流导管(17)。

3.按权利要求1所述的全自动试验装置，其特征在于：

所述的测量模块(20)包括流量计(21)、温度计(22)和压力计(23)；

流量计(21)位于试样筒主体(12)出水口一侧，2个温度计(22)分别位于试样筒模块(10)的进水口和出水口，3个压力计(23)分别与对应的3个测压孔(12-2)平齐。

4.按权利要求1所述的全自动试验装置，其特征在于：

所述的电机模块(30)包括伺服电机(31)、伺服电机控制器(32)和抽水泵(33)；

计算机终端(60)、伺服电机控制器(32)、伺服电机(31)、抽水泵(33)和试样筒模块(10)依次连接。

5.按权利要求1所述的全自动试验装置，其特征在于：

所述的储水箱(40)包括储水箱体(41)、储水箱出水孔(42)、储水箱进水孔(43)、储水箱连接孔(44)、储水箱排气孔(45)和储水箱排气螺钉(46)；

在储水箱体(41)的上面设置有储水箱排气孔(45)及其储水箱排气螺钉(46)，在储水箱体(41)的右侧壁设置有储水箱进水孔(43)和储水箱连接孔(44)，在储水箱体(41)的左侧壁设置有储水箱出水孔(42)。

6.按权利要求1所述的全自动试验装置，其特征在于：

所述的数据采集器(50)的输入端分别与流量计(21)、温度计(22)和压力计(23)连接，数据采集器(50)的输出端和计算机终端(60)连接。

7.按权利要求1所述的所述的全自动试验装置，其特征在于：

所述的计算机终端(60)内嵌有数据采集控制软件(61)、电机控制软件(62)和数据后处理软件(63)；

数据后处理软件(63)的工作流程是：

a.开始(701)；

b.手动输入试样参数A、h、m、ω(702)；

c.加载压力计、温度计和流量计测量数据(703)；

d.计算i、u、e、KT、a、b、c(704)；

e.结束(705)。

8.基于权利要求1-7所述全自动试验装置的试验方法，其特征在于：

①安装试验装置-

试样筒模块(10)、流量计(21)、温度计(22)、储水箱(40)、抽水泵(33)依次用导管(70)连接成一个循环系统，拧开排气螺钉(46)，打开排气孔(45)，给储水箱体(41)供水，基本装满储水箱(41)后，停止供水，检查各种管线是否接好；

②安装试样

将试样筒体体上盖(11)和试样筒主体(12)分开，依次放入导流板(14)，滤网(15)，试样(16)，试样分层装载，用木锤轻轻击实，以控制其孔隙比；每层装好后，打开抽水泵(33)，使水从试样筒下端进水口进入筒体，使试样逐渐饱和；在侧压孔(12-2)平齐的地方埋设层流导管(17)，导流导管(17)一端插入测压孔(12-2)，饱和时使水没过层流导管(17)，进入管内，待管内空气排气孔(12-4)排出，此时拧紧排气螺钉(12-5)；试样装载到固定装样高度后，上面再放入滤网(15)、导流板(14)，最后将试样筒上盖(11)盖上，拧紧螺栓(18)，试样(16)安装完成后，关闭抽水泵(33)；

③排空气

打开抽水泵(33)，慢慢使水进入到循环系统内，将系统内的空气排至储水箱体(41)，由排气孔(45)排出，同时由进水孔(43)给储水箱体(41)供水，待水从排气孔(45)慢慢溢出时，拧上排气螺钉(46)，关闭排气孔(45)，关掉抽水泵(32)；

④开始试验并存储数据

开始试验，在电机控制软件(62)输入指令，通过伺服回路，在试验中根据指令不断调整抽水泵的水量供应，改变试样中水的流速，此过程中测量模块(20)中测量数据实时被采集并存储；

⑤试验后处理

用数据后处理软件(63)拟合获得结果和参数之间的关系，并绘制图像。