[发明专利]悬沙模型试验分布加沙系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及河工模型悬沙试验中泥沙浓度场模拟的系统及方法，尤其涉及大型潮汐河工模型多断面泥沙场分布式模拟方法及系统。

背景技术

河工模型悬沙试验的加沙方式，可分为人工加沙和自动控制两类。

人工加沙是在加沙循环管上开设一定数量大小不同的孔口，通过人工调节各孔口开度和组合来控制模型的进口加沙量。这种方法不仅加沙精度低，而且受人为干扰因素多。特别是在潮汐河工模型中，断面加沙量要求随潮汐水流适时变化，传统加沙方法精度更加不济。

自动控制的加沙系统以微型计算机为控制中心，通过程序运行来调节阀门的开度，达到控制加沙量的目的。这些加沙系统的控制对象多是单个执行单元，主要用于单断面局部泥沙场的模拟。对于广流域多断面的悬沙模型试验来说，需要在多个断面上适时施加与天然泥沙场对应数量的悬沙，而同一时刻不同断面上的泥沙含量一般不相等。因此，单执行单元的自动加沙系统即使改装成多执行的系统，也难以满足多断面悬沙模型试验对各断面加沙量适时变化的要求。

发明内容

本发明提供一种在大型潮汐河工模型上进行多断面泥沙场模拟的的系统和方法，实现了自动控制。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

悬沙模型试验分布加沙系统，包括：搅拌系统、投沙系统、控制系统三个部分组成。所述搅拌系统包括：搅拌池、排污泵、电磁阀、液面控制器、搅拌桶；通过管路，搅拌池与排污泵连接、排污泵与电磁阀连接、电磁阀与搅拌桶连接，设置于搅拌桶内的液面控制器电磁阀电气连接。所述投沙系统与搅拌系统连通，所述投沙系统包括：变频器、增压泵、投沙器；增压泵、投沙器通过管路与所述搅拌桶连接，变频器与增压泵电气连接。所述控制系统包含计算机，所述计算机控制地连接所述变频器。

为了实现加沙桶的液面高度得到自动控制，所述液面传感器与排污泵连接成负反馈控制形式，保证搅拌桶内沙水量减少时能及时补充，过量时能及时排放。

为实现搅拌功能，上述搅拌池和搅拌桶装有由电机驱动的搅拌设备。

所述搅拌池设置于室外。

另外，搅拌池还设有往搅拌池输入清水并装有水表的加水管。

为方便搅拌桶移动和放置，所述搅拌桶底部装有滚动支架。

根据本发明的另一个方面，即悬沙模型试验分布加沙方法，该方法包括：

首先对投沙器出口流量进行率定，以确定计算机指令变频器不同频率时投沙器的出流量大小，率定时由计算机发送控制脉冲给变频器，不同的频率对应不同的的出口流量，即可建立频率与出口流量关系曲线，将该曲线输入计算机供插值使用；

然后，根据模型加沙断面实际清水流量及实测含沙量过程进行概化，通过模型比尺计算出各时段模型的加沙量；

加沙池含沙量浓度一定，可确定各潮时加沙管的出流量，经率定曲线可查得加沙管出口流量对应的频率，将频率与对应的各级流量的延时时间输入到计算机数据文件中保存；

试验开始时，调出此文件，实现对模型加沙实时自动控制。

有益效果：本发明在实际应用中稳定可靠，实现并满足了多断面悬沙模型试验对各断面加沙量的要求，成功地解决了模型加沙的自动控制问题，控制精度高，有效降低了相关操作人员的工作强度，为大尺度河工模型悬移质自动加沙提供了切实可行的新方法，适当改进后可推广各类非恒定流和恒定流模型中。

附图说明

图1为本发明的悬沙模型试验分布加沙系统的设备流程示意图；

图2为本发明的悬沙模型试验分布加沙方法的流程示意图。

图中：

1 搅拌池、2 排污泵、3 电磁阀、4 搅拌桶、5 液面控制器、6 增压泵、7变频器、8 投沙器、9 计算机、10 阀门。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参看图1，该图反映的是本发明其中一方面，即悬沙模型试验分布加沙系统的框图。为实现多断面的悬沙模型试验，本实施例提供四个投沙器8，可对四个断面进行模拟。

搅拌池1容量较大，设置于室外，用以配制并容置含沙浑水，搅拌池1装有电机驱动的搅拌设备，使搅拌池1内的浑水的含沙量(浓度)保持基本恒定，不至于搅拌池1内的模型沙产生沉降，使得浑水的浓度不稳定，造成试验的可靠性降低。另外，搅拌池1上方还设有加水管，加水管为搅拌池1配制浑水提供清水。搅拌池1中的沙经计算定量由人工投掷，水由水表控制经加水管适量加入。