[發(fā)明專利]一種模擬低真空運輸管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的實驗裝置及試驗方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310363112.2
• 申請日: 2023-03-31
• 公開（公告）號: CN116539245A
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王劍宏;夏志鵬;劉健;解全一;常洪雷
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G01M3/28
• 分類號: G01M3/28;G01M3/22;G01P13/02;G01V8/10
• 代理公司: 杭州六方于義專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33392
• 代理人: 潘欽穎

本發(fā)明公開了一種模擬低真空運輸管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的實驗裝置及試驗方法，包括一拼裝式低真空柔性管道，一溫度控制系統(tǒng)，一粒子釋放儀器，一真空控制系統(tǒng)，一紅外熱成像儀和一3D3C?PIV系統(tǒng)，用于監(jiān)測拼裝式低真空柔性管道內(nèi)部感應(yīng)粒子的位置以及變化狀態(tài)；一數(shù)據(jù)接收終端，用于接收并分析溫度控制系統(tǒng)、粒子釋放儀器、紅外熱成像儀和3D3C?PIV系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，判斷拼裝式低真空柔性管道內(nèi)部應(yīng)力、溫度和氣壓的數(shù)據(jù)變化，確定拼裝式低真空柔性管道的密封效果。本發(fā)明具備拉伸、彎曲能力，有效保證低真空隧道結(jié)構(gòu)的氣密性的同時，能夠提高隧道結(jié)構(gòu)適應(yīng)溫度、壓強等引發(fā)的不同變形能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種模擬低真空運輸管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的實驗裝置及試驗方法。

背景技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，低真空管道運輸系統(tǒng)作為一種新型交通系統(tǒng)，其內(nèi)部磁懸浮列車的運行速度可達(dá)到600～1000km/h，很大程度上縮短城際間的交流時間。將管道內(nèi)部的氣壓降至大氣壓的千分之一，使其處于低真空狀態(tài)，從而減少了列車運行過程中遇到的空氣阻力，進而提高列車運行的速度。由于空氣阻力的減少，受空氣阻力的影響而損耗的能量將大幅減少，具有顯著節(jié)能減耗的效果；另外，由于運輸管道連續(xù)，空間密閉，因此受自然條件的影響較小，空氣噪聲減少，列車運行過程中的穩(wěn)定性和舒適性將增大。

在對低真空管網(wǎng)項目的設(shè)計進行不斷優(yōu)化，低真空管道作為運營主體，其狀態(tài)和力學(xué)性能對真空系統(tǒng)的可靠和安全運行有著至關(guān)重要的作用，所以有必要開展針對性研究。隧道式管道結(jié)構(gòu)可節(jié)約且高效的利用土地資源，在滿足使用要求的前提下，利用現(xiàn)有的拼裝式管節(jié)結(jié)構(gòu)可節(jié)約管道建設(shè)成本，具有明顯的經(jīng)濟效益，但拼裝式隧道管節(jié)結(jié)構(gòu)在低真空復(fù)雜環(huán)境下的密封性能和力學(xué)行為有待實驗探索。

管網(wǎng)內(nèi)部在抽離氣體形成真空狀態(tài)后形成負(fù)壓，外部氣體在大氣壓力作用下，有向著管網(wǎng)內(nèi)部進行滲透擴散的趨勢，因此管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的密封性能必須要滿足工程密封要求；當(dāng)?shù)驼婵账淼拦芫W(wǎng)周圍存在水環(huán)境的情況下，真空負(fù)壓會進一步加劇地下水對與管節(jié)的滲透作用，因此低真空負(fù)壓隧道的透水性、水密性仍然需要探究，也需要進行試驗驗證；在低真空環(huán)境中，隧道管節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)在負(fù)壓作用下，管節(jié)結(jié)構(gòu)和接縫處的力學(xué)性能和破壞也是不容忽視的；低真空隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)部由于環(huán)境、列車的高速行駛等因素都會顯著提升低真空隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)部的環(huán)境溫度，隧道結(jié)構(gòu)在不同溫度下的引起的力學(xué)性能變化也需要進一步進行驗證探究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足而提供一種模擬低真空運輸管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的實驗裝置及試驗方法的技術(shù)方案，具備一定的拉伸、彎曲能力，有效保證低真空隧道結(jié)構(gòu)的氣密性的同時，能夠提高隧道結(jié)構(gòu)適應(yīng)溫度、壓強等引發(fā)的不同變形能力，同時在大型低真空管網(wǎng)結(jié)構(gòu)在實際低真空環(huán)境中的特殊工況，可以實現(xiàn)對低真空隧道管網(wǎng)結(jié)構(gòu)實際環(huán)境的全面模擬，可對低真空運輸環(huán)境下管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的氣密性以及結(jié)構(gòu)力學(xué)性能進行驗證。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種模擬低真空運輸管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的實驗裝置，其特征在于：包括

一拼裝式低真空柔性管道，拼裝式低真空柔性管道包括間隔設(shè)置的密封管節(jié)結(jié)構(gòu)和波浪形柔性管節(jié)結(jié)構(gòu)；

一溫度控制系統(tǒng)，用于檢測和控制密封管節(jié)結(jié)構(gòu)和波浪形柔性管節(jié)結(jié)構(gòu)的溫度；

一粒子釋放儀器，用于向密封管節(jié)結(jié)構(gòu)和波浪形柔性管節(jié)結(jié)構(gòu)釋放感應(yīng)粒子；

一真空控制系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)拼裝式低真空柔性管道內(nèi)部的真空度；

一紅外熱成像儀和一3D3C?PIV系統(tǒng)，紅外熱成像儀和3D3C?PIV系統(tǒng)分布于拼裝式低真空柔性管道的兩側(cè)，用于監(jiān)測拼裝式低真空柔性管道內(nèi)部感應(yīng)粒子的位置以及變化狀態(tài)；

和一數(shù)據(jù)接收終端，用于接收并分析溫度控制系統(tǒng)、粒子釋放儀器、紅外熱成像儀和3D3C?PIV系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，判斷拼裝式低真空柔性管道內(nèi)部應(yīng)力、溫度和氣壓的數(shù)據(jù)變化，確定拼裝式低真空柔性管道的密封效果。