[發明專利]一種水擊試驗系統與試驗方法

在審

• 申請號: 201711365402.1
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108225725A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 楊為民;王文揚;管清正;王欣桐;潘東東;許振浩;黃鑫;林鵬;劉蓓蕾
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種水擊試驗系統與試驗方法，包括水擊發生機構、回水機構、控制機構和實驗臺，水擊發生機構布置在實驗臺上，與回水機構連接從而使水流循環，水擊發生機構包括供水水箱、水流速度調節裝置、實驗水管和水閥，水流速度調節裝置安裝在供水水箱與實驗水管連接處，實驗水管上布設有若干傳感器；回水機構使水流回供水水箱，實現水流循環，實驗水管或回水水管處設置有pH值調節裝置；控制器機構接收傳感器采集的數據，生成水壓或/和流速云圖，確定流速、溫度和/或pH值對水擊的不同影響。

技術領域

本發明涉及一種水擊試驗系統與試驗方法。

背景技術

水擊是在有壓管道中，由于液體流速的急劇改變，從而造成瞬時壓強大幅度波動的現象。管道中閘門急劇關閉，輸水管水泵突然停機，水輪機啟閉導水葉，室內衛生用具關閉水龍頭，都會產生水擊。水擊現象發生時，壓力會突然急劇升高，使管壁材料突然承受很大應力，嚴重時甚至會引起管道變形甚至爆裂；壓力的反復變化，會引起管道和設備的振動，時間久了會造成管道及設備的損壞。在現實生活中，水擊現象會普遍存在并對我們的生活產生影響，因而具有很高的研究價值。

現今存在的水擊試驗儀器存在諸多不足。首先，儀器較為笨重，需要依托水龍頭供水，對水的浪費較為嚴重；另外，水擊現象發生時未能測得整個管壁的實時水壓，不能定量分析管壁水壓變化規律；其次，水壓和水流流速的數據不能實時進行分析和處理，需要人工讀數和記錄，測量誤差較大；而且，現存水擊試驗裝置的數據可視化程度太低；還有，現存水擊試驗儀器所能控制的變量較少，無法分別探究溫度、流速、流體pH值等因素對水擊試驗結果的影響。

針對上述問題，亟需一種便捷靈活的水擊試驗儀器，使操作簡化，記錄的數據更為準確，處理數據更為方便，數據可視化程度高且可以分別探究多個變量對水擊的影響。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種水擊試驗系統與試驗方法，本發明操作簡單，數據量測準確，有多個可控變量且可視化程度高。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種水擊試驗系統，包括水擊發生機構、回水機構、控制機構和實驗臺，水擊發生機構布置在實驗臺上，與回水機構連接從而使水流循環，其中：

所述水擊發生機構包括供水水箱、水流速度調節裝置、實驗水管和水閥，水流速度調節裝置安裝在供水水箱與實驗水管連接處，實驗水管上布設有若干傳感器；

所述回水機構包括集水水箱、回水水管和水泵，回水水管將集水水箱、水泵和供水水箱連接在一起，水泵使集水水箱中的水流回供水水箱，實現水流循環，所述實驗水管或回水水管處設置有pH值調節裝置；

所述控制器機構接收傳感器采集的數據，生成水壓或/和流速云圖，確定流速、溫度和/或pH值對水擊的不同影響。

進一步的，實驗水管利用高強度透明鋼化玻璃制作而成，其上開有小孔，用以布設水壓/流速傳感器。

更進一步的，水壓/流速傳感器等間距布設于水擊發生機構的實驗水管上。

進一步的，所述pH值調節裝置設置處設置有pH值傳感器。

進一步的，所述供水水箱內設置有加熱裝置和溫度傳感器，調節供水溫度。

進一步的，所述水壓/流速傳感器、溫度傳感器和pH值傳感器均連接至中繼器，中繼器將數據收集后傳到處理器上，進行數據的記錄、分析與處理。

基于上述系統的工作方法，將供水水箱中注滿水，調整水流速度調節裝置3，使實驗水管中產生一定速度的水流，突然關閉水閥，使實驗水管中產生水擊現象，根據探究實驗的目的，分別調節加熱裝置、水流速度調節裝置或者pH值調節裝置，使實驗水管中產生不同溫度、流速或者pH值的流體，探究不同溫度、流速或pH值對水擊的影響。