[发明专利]泥沙对高速水流空化影响试验仪

说明书

泥沙对高速水流空化影响试验仪，包括底座，底座上设有冷却水池，冷却水池内设有储水池，储水池内设有含沙水样；储水池连接有循环管路，循环管路包括主管路、第一支管、次级管路、第二支管和第三支管，主管路上沿水流方向依次设有第一水泵、第二水泵和用于产生空化的空化段，空化段内设有砼试件；主管路的出水端通过三通与第一支管和次级管路连接，次级管路的出水端通过三通与第二支管和第三支管连接，第一支管、第二支管和第三支管的出水端均通过阀门连接至储水池。本发明通过观测砼试件的破坏程度来研究在泥沙影响下空化水流对砼试件的磨蚀，操作简便，可研究含沙量、粒径等对高速水流空化的影响。

技术领域

本发明涉及水力空化试验技术领域，尤其涉及泥沙对高速水流空化影响试验。

背景技术

溢流坝、泄洪洞、溢洪道等泄水建筑物中水流的流速比较高，根据伯努利方程随着水流流速的增加水流压强会降低，当水流流速达到一定程度时即水流压强低于相应的饱和蒸汽压强，就会产生空化现象。空化会导致流动不稳定,产生剧烈振动和噪声,降低其水力性能,并且当水流由低压区流到较高压力区时会产生空蚀现象，空泡溃灭形成的冲击波和微射流会使材料表面发生空蚀破坏,降低其使用寿命。

和一般的清水工程不同的是，天然河道中存在着泥沙，而含沙水流中存在着泥沙效应，含沙水流作为一种特殊的固-液两相流动介质，当含沙浓度或泥沙粒径等产生变化时，含沙水流的运动特性，物化特性等也会产生相应的变化，并且在空化发生以后，流动改为了固-液-气三项流动必然造成混合流体的内部运动结构的改变，从而对高速水流的空化产生特定的影响。而关于泥沙的影响到底是“促进”空化还是“抑制”空化？含沙量对空化影响程度如何等问题，仅仅从理论的角度去探讨是极其复杂的。目前缺乏一种物理模型的试验方法，研究含沙水流中的泥沙对空化影响的综合特性。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供一种操作简单的泥沙对高速水流空化影响试验仪。

本发明采用的技术方案是：泥沙对高速水流空化影响试验仪，包括底座，底座上设有冷却水池，冷却水池内设有储水池，储水池内设有含沙水样；储水池连接有循环管路，循环管路的进水端和出水端均与储水池连通；

循环管路包括主管路、第一支管、次级管路、第二支管和第三支管，主管路的进水端与储水池相连，主管路上沿水流方向依次设有第一水泵、第二水泵和用于产生空化的空化段，空化段的横截面为方形断面，且空化段的截面积比主管路的截面积小；空化段的两侧壁设有便于观测的透明的观察窗；空化段的底部设有活动底板，活动底板上设有多个依次排列的测压孔，测压孔内安装有用于采集试验时水流压力数据的压力传感器；空化段的顶部设有用于安放砼试件的安装槽，安装槽的槽底与空化段的内部连通，使得砼试件的下部能伸入至空化段内部；安装槽的顶部安装有顶盖，顶盖与安装槽密封配合；

主管路的出水端通过三通与第一支管和次级管路连接，次级管路的出水端通过三通与第二支管和第三支管连接；第一支管、第二支管和第三支管的出水端均与储水池相连，第一支管、第二支管和第三支管上分别设有第一阀门、第二阀门和第三阀门；次级管路和第三支路上分别设有第一电磁流量计和第二电磁流量计。

进一步，所述储水池还连接有用于排出废水的第一排水管路，第一排水管路上设有第一排水阀门。

进一步，所述冷却水池连接有用于排出冷却水的第二排水管路，第二排水管路上设有第二排水阀门。

进一步，所述观察窗的外侧设有用于观察空泡生长情况的高速摄影机。

进一步，所述观察窗是有机玻璃观察管。

进一步，所述砼试件的横截面呈倒“凸”字形，安装槽的形状与砼试件的形状相适配。

本发明的有益效果是：通过观测砼试件的破坏程度来研究在泥沙影响下空化水流对砼试件的磨蚀，操作简便，可研究含沙量、粒径等对高速水流空化的影响。

附图说明