[发明专利]一种风洞模拟及环境适应性试验系统及方法

权利要求书

1.一种风洞模拟及环境适应性试验方法，其采用的试验系统包括粉尘供料单元、风洞模拟单元、环境适应性试验单元和环境参数监测单元；

所述粉尘供料单元包括物料箱(1)和压缩空气瓶(2)，所述物料箱(1)上连接有输料管(3)，所述输料管(3)远离物料箱(1)的一端连接有物料喷头(4)，所述输料管(3)上设置有喷料调节器(5)，所述压缩空气瓶(2)经过气流控制阀(6)与喷料调节器(5)连接；

所述风洞模拟单元包括依次连接的第一洞体模块(11)、第二洞体模块(12)、第三洞体模块(13)和第四洞体模块(14)，所述第一洞体模块(11)、第二洞体模块(12)、第三洞体模块(13)和第四洞体模块(14)的底板上均设置有物料槽(15)，所述物料槽(15)的上部设置有活动板(16)，所述第一洞体模块(11)和第四洞体模块(14)的下部均设置有支撑调节机构(17)，所述第一洞体模块(11)的入口端随粉尘进入方向依次设置有收缩段(18)、隔离板(19)和蜂窝整流段(20)，所述物料喷头(4)位于第一洞体模块(11)内，所述第三洞体模块(13)内设置有试样固定机构(21)，所述第四洞体模块(14)的出口端连接有扩张段(22)，所述扩张段(22)连接有旋风除尘器(23)；

所述环境适应性试验单元包括红外加热管(41)、紫外线老化灯管(42)和喷淋装置(43)，以及设置在第三洞体模块(13)下部的振动装置(44)；所述红外加热管(41)设置在第一洞体模块(11)、第二洞体模块(12)、第三洞体模块(13)和第四洞体模块(14)的两侧内壁上，所述紫外线老化灯管(42)设置在第一洞体模块(11)、第二洞体模块(12)、第三洞体模块(13)和第四洞体模块(14)的顶部；

所述环境参数监测单元包括湿度传感器(51)、温度传感器(52)、粉尘浓度传感器(53)和CCD相机(54)，以及设置在扩张段(22)的激光粉尘检测装置(55)；所述湿度传感器(51)和温度传感器(52)设置在第一洞体模块(11)、第二洞体模块(12)、第三洞体模块(13)和第四洞体模块(14)的顶部，所述粉尘浓度传感器(53)设置在第一洞体模块(11)和第四洞体模块(14)的顶部，所述CCD相机(54)通过相机接入通道(56)设置在第二洞体模块(12)与第三洞体模块(13)的连接处；其特征在于：

所述试验方法包括道路扬尘状态下抑尘剂抗风蚀性能试验方法、易风蚀堆体的抑尘剂抗风蚀性能及环境适应性试验方法和受限空间悬浮粉尘运移规律及抑尘剂降尘效果试验方法；

所述易风蚀堆体的抑尘剂抗风蚀性能及环境适应性试验方法的具体步骤包括：

步骤B1、选取模拟堆体的颗粒材料和用于表面喷洒的抑尘剂材料；

步骤B2、关闭第一洞体模块(11)、第二洞体模块(12)、第三洞体模块(13)和第四洞体模块(14)内的活动板(16)；

步骤B3、通过喷头调节器(43-5)设定喷淋头(43-2)种类；

步骤B4、将颗粒材料通过模具配置完成后，通过试样固定块(21-4)将颗粒材料固定在置样板(21-3)上，通过调节旋钮(21-5)调节置样板(21-3)的迎风角度；

步骤B5、开启旋风除尘器(23)；

步骤B6、对颗粒材料进行单一风蚀试验；

步骤B601、在颗粒材料表面制作人工散斑；

步骤B602、采用CCD相机(54)每隔一分钟采集颗粒材料表面的散斑图；

步骤B603、采用二值法量化不同阶段表壳裂纹发育规律；

步骤B604、采用VIC 3D软件处理散斑位移和应变；

步骤B605、采用断裂力学理论，计算应力强度因子，表征表壳破坏规律；

步骤B606、采用本构方程，构建表壳宏观应力分布及变化；

步骤B607、在步骤B601～步骤B606过程中，所述粉尘浓度传感器(53)和激光粉尘检测装置(55)测量并记录风蚀状态下第四洞体模块(14)内粉尘浓度及粒径分布；

步骤B7、对颗粒材料进行多环境因素影响下的抑尘剂环境适应性试验；

步骤B701、对多环境因素进行正交试验设计，所述正交试验设计包括开启红外加热管(41)、紫外线老化灯管(42)、喷淋装置(43)和振动装置(44)中的一个或多个；

步骤B702、根据正交试验设计组合安排试验；

步骤B703、采集不同环境因素下粉尘浓度、粉尘损失量及表壳破坏时间；

步骤B704、采用统计学方法，对抑尘剂抗风蚀性能及环境适应性进行量态分析。