本发明专利技术提供了一种用于离心模型的降雨模拟装置，其包括，设置在所述离心模型上方的均布有0.5mm小孔的降雨板，所述降雨板与所述离心模型顶面的距离小于10mm，所述降雨板上方设置有至少一个安装梁，所述安装梁上设置有多个矩形喷嘴7，所述供水接头上连接有一个一对多的转接头，所述转接头通过软管与所述矩形喷嘴连接，所述矩形喷嘴为直射式压力型雾化喷嘴。本发明专利技术还提供了一种使用该降雨模拟装置的降雨模拟方法。本发明专利技术提出了一种用于离心模型的降雨模拟方法及其装置，保障了离心模型的降雨区域的雨量均匀性，而且能够实现多种雨量的精确模拟。
【技术实现步骤摘要】
用于离心模型的降雨模拟方法及其装置
[0001 ] 本专利技术涉及一种用于离心模型的模拟试验方法及其装置，尤其是一种可在土工离心机高速旋转运行环境的土工离心试验中，对离心模型进行模拟降雨的模拟方法及其装置。
技术介绍
离心模拟技术是研究岩土工程的重要手段之一，其利用土工离心机高速旋转产生的离心力模拟重力，在Ng条件下，利用小尺寸离心模型的应力、应变与原型相同或相似的特性，研究岩土工程相关问题的应力和变形规律。在岩土工程研究中，降雨及其渗透对岩土结构具有很大影响，但是，如何在离心模型试验环境中模拟降雨一直未能得到很好的解决。 《岩土工程学报》2010年6月第6期中《离心场中边坡降雨模拟系统的研制与应用》一文公开了一种离心场降雨模拟系统，其包括三个子系统:供水加压系统、降雨器、模型箱及防风结构。该系统必须要事先在降雨器内保持一定的水量才能确保降雨区域的雨量均匀性，因此就比较难控制获得较为精确的降雨量模拟。 中国专利CN203108697U公开了一种用于土工离心模型试验的降雨装置，其结构较为简单，但当离心机以高g值(例如50g以上)加速度运行时，由于水体受离心机影响很大，因此，该降雨装置不能很好的保障降雨区域的雨量均匀性，也就难以控制获得较为精确的降雨量模拟。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于离心模型的降雨模拟方法及其装置，以减少或避免前面所提到的问题。 具体来说，本专利技术提供了一种用于离心模型的降雨模拟方法，所述离心模型运行在Ng环境，所述离心模型放置于一个模型箱内，所述模型箱放置于土工离心机的吊篮中，在所述土工离心机外设置有一个可加压的供水箱，从所述离心机转臂伸出有一个用于从所述供水箱引水的供水接头，所述模型箱在所述离心模型上方设置有一个的均布有0.5mm小孔的降雨板，所述降雨板与所述离心模型顶面的距离小于10mm，所述降雨板通过“Z”形耳片固定在所述模型箱上，所述降雨板上方设置有至少一个安装梁，所述安装梁上设置有多个矩形喷嘴，所述供水接头上连接有一个一对多的转接头，所述转接头通过软管与所述矩形喷嘴连接，所述矩形喷嘴为直射式压力型雾化喷嘴，所述降雨模拟方法包括如下步骤: 步骤A，在放置所述离心模型之前，根据所述离心模型的高度，将所述降雨板装配工作位，在所述安装梁上设置一个所述矩形喷嘴，将一对多的所述转接头连接所述矩形喷嘴，并将所述转接头的其他接口堵塞，在所述降雨板上铺放一张滤纸，使土工离心机运行在Ng环境，对所述供水箱施加压力，使得所述矩形喷嘴进行喷淋，测量所述滤纸上的喷淋区域尺寸， 步骤B，根据步骤A获得的所述矩形喷嘴的喷淋区域尺寸，将所述降雨板从所述模型箱取下，在所述安装梁上设置多个所述矩形喷嘴，将所述转接头连接多个所述矩形喷嘴，使所述矩形喷嘴喷淋到所述降雨板上的喷淋区域相互重叠并覆盖所述降雨板上需要进行降雨的区域，同一根所述安装梁6上的相邻的所述矩形喷嘴的所述喷淋区域的重叠宽度为1mm，相邻的所述安装梁上对应的所述矩形喷嘴的所述喷淋区域的重叠宽度为2mm，并堵塞其他的接口， 步骤C，将所述离心模型放入所述模型箱，并将所述降雨板装配在所述模型箱上方，使所述降雨板位于所述离心模型上方，使土工离心机运行在Ng环境，对所述供水箱施加压力，使得步骤B中安装的所述矩形喷嘴进行喷淋，从而实现对所述离心模型的降雨模拟试验。 优选地，在步骤B中，当所述离心模型尺寸较小，需要进行降雨的区域较小时，在所述模型箱上固定连接对称的所述“L”形隔离架，并通过所述“L”形隔离架夹持用于分隔所述降雨板的区域的隔离板，从而实现所述降雨板上需要进行降雨的区域的隔离。 优选地，在步骤C中，在所述降雨板上方铺放1-3层土工织布。 优选地，所述降雨板上的小孔为多列，相邻的两列小孔之间的孔中心间距为2mm，每列小孔中相邻的小孔之间的孔中心间距为1mm。 优选地，相邻的两列小孔之间设置有宽度为1_，深度为1_的凹槽。 本专利技术还提供了一种用于上述方法的降雨模拟装置，其包括，一个设置在所述土工离心机外的可加压的供水箱，一个从所述离心机转臂伸出用于从所述供水箱引水的供水接头，一个设置在所述离心模型上方的均布有0.5mm小孔的降雨板，所述降雨板与所述离心模型顶面的距离小于10mm，所述降雨板通过“Z”形耳片固定在所述模型箱上，所述降雨板上方设置有至少一个安装梁，所述安装梁上设置有多个矩形喷嘴7，所述供水接头上连接有一个一对多的转接头，所述转接头通过软管与所述矩形喷嘴连接，所述矩形喷嘴为直射式压力型雾化喷嘴。 优选地，所述模型箱上固定连接有对称的“L”形隔离架，所述“L”形隔离架夹持有用于分隔所述降雨板的区域的隔离板，所述“L”形隔离架上夹持有用于分隔所述降雨板的区域的隔离板。 优选地，所述降雨板上铺放有1-3层土工织布。 优选地，所述降雨板上的小孔为多列，相邻的两列小孔之间的孔中心间距为2mm，每列小孔中相邻的小孔之间的孔中心间距为1mm。 优选地，相邻的两列小孔之间设置有宽度为1_，深度为1_的凹槽。 本专利技术提出了一种用于离心模型的降雨模拟方法及其装置，通过使用矩形雾化喷嘴，实现对降雨区域的均匀覆盖，通过设置降雨板，实现对水体的缓冲，避免水体对离心模型造成直接的冲击损坏，从而保障了离心模型的降雨区域的雨量均匀性，通过离心机外的可加压的供水箱实现对所述矩形雾化喷嘴的流量控制，从而实现多种雨量的精确模拟。 【附图说明】 以下附图仅旨在于对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。其中， 图1显示的是根据本专利技术的一个具体实施例的一种用于离心模型的降雨模拟装置的结构示意图； 图2显示的是图1中的部分结构立体分解示意图； 图3显示的是图2的隔离架的结构示意图； 图4显示的是图3的隔离架所夹持的隔离板的结构示意图； 图5显示的是图2的C处局部放大示意图； 图6显示的是根据本专利技术的另一个具体实施例的图2的C处局部放大示意图； 图7为图1的多个矩形喷嘴的喷淋区域示意图。 【具体实施方式】 为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【附图说明】本专利技术的【具体实施方式】。其中，相同的部件采用相同的标号。 图1显示的是根据本专利技术的一个具体实施例的一种用于离心模型的降雨模拟装置的结构示意图；图2显示的是图1中的部分结构立体分解示意图；图5显示的是图2的C处局部放大示意图；图1中虚线为水流示意，为了便于图形表述，图2只显示了图1中的部分结构的立体分解示意图。 参见图1、2、5所示，本专利技术提供了一种用于离心模型的降雨模拟装置，所述离心模型I运行在Ng环境，所述离心模型I放置于一个模型箱2内，所述模型箱2放置于土工离心机的吊篮3中，其包括，一个设置在所述土工离心机外的可加压的供水箱4，一个从所述离心机转臂伸出用于从所述供水箱4引水的供水接头31，一个设置在所述离心模型I上方的均布有0.5mm小孔的降雨板5，所述降雨板5与所述离心模型I顶面的距离小于10mm，所述降雨板5通过“Z”形耳片21固定在所述模型箱2上，所述降雨板5上方设置有至少一个安装梁6，所述安装梁6上设置有多个矩形喷嘴7，所述供水接头31上连接有一个一对多的转接头32，所述转接头本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于离心模型的降雨模拟方法，所述离心模型运行在Ng环境，所述离心模型放置于一个模型箱内，所述模型箱放置于土工离心机的吊篮中，在所述土工离心机外设置有一个可加压的供水箱，从所述离心机转臂伸出有一个用于从所述供水箱引水的供水接头，所述模型箱在所述离心模型上方设置有一个的均布有0.5mm小孔的降雨板，所述降雨板与所述离心模型顶面的距离小于10mm，所述降雨板通过“Z”形耳片固定在所述模型箱上，所述降雨板上方设置有至少一个安装梁，所述安装梁上设置有多个矩形喷嘴，所述供水接头上连接有一个一对多的转接头，所述转接头通过软管与所述矩形喷嘴连接，所述矩形喷嘴为直射式压力型雾化喷嘴，所述降雨模拟方法包括如下步骤：步骤A，在放置所述离心模型之前，根据所述离心模型的高度，将所述降雨板装配工作位，在所述安装梁上设置一个所述矩形喷嘴，将一对多的所述转接头连接所述矩形喷嘴，并将所述转接头的其他接口堵塞，在所述降雨板上铺放一张滤纸，使土工离心机运行在Ng环境，对所述供水箱施加压力，使得所述矩形喷嘴进行喷淋，测量所述滤纸上的喷淋区域尺寸，步骤B，根据步骤A获得的所述矩形喷嘴的喷淋区域尺寸，将所述降雨板从所述模型箱取下，在所述安装梁上设置多个所述矩形喷嘴，将所述转接头连接多个所述矩形喷嘴，使所述矩形喷嘴喷淋到所述降雨板上的喷淋区域相互重叠并覆盖所述降雨板上需要进行降雨的区域，同一根所述安装梁6上的相邻的所述矩形喷嘴的所述喷淋区域的重叠宽度为1mm，相邻的所述安装梁上对应的所述矩形喷嘴的所述喷淋区域的重叠宽度为2mm，并堵塞其他的接口，步骤C，将所述离心模型放入所述模型箱，并将所述降雨板装配在所述模型箱上方，使所述降雨板位于所述离心模型上方，使土工离心机运行在Ng环境，对所述供水箱施加压力，使得步骤B中安装的所述矩形喷嘴进行喷淋，从而实现对所述离心模型的降雨模拟试验。...
【技术特征摘要】
1.一种用于离心模型的降雨模拟方法，所述离心模型运行在Ng环境，所述离心模型放置于一个模型箱内，所述模型箱放置于土工离心机的吊篮中，在所述土工离心机外设置有一个可加压的供水箱，从所述离心机转臂伸出有一个用于从所述供水箱引水的供水接头，所述模型箱在所述离心模型上方设置有一个的均布有0.5mm小孔的降雨板，所述降雨板与所述离心模型顶面的距离小于10mm，所述降雨板通过“Z”形耳片固定在所述模型箱上，所述降雨板上方设置有至少一个安装梁，所述安装梁上设置有多个矩形喷嘴，所述供水接头上连接有一个一对多的转接头，所述转接头通过软管与所述矩形喷嘴连接，所述矩形喷嘴为直射式压力型雾化喷嘴，所述降雨模拟方法包括如下步骤: 步骤A，在放置所述离心模型之前，根据所述离心模型的高度，将所述降雨板装配工作位，在所述安装梁上设置一个所述矩形喷嘴，将一对多的所述转接头连接所述矩形喷嘴，并将所述转接头的其他接口堵塞，在所述降雨板上铺放一张滤纸，使土工离心机运行在Ng环境，对所述供水箱施加压力，使得所述矩形喷嘴进行喷淋，测量所述滤纸上的喷淋区域尺寸， 步骤B，根据步骤A获得的所述矩形喷嘴的喷淋区域尺寸，将所述降雨板从所述模型箱取下，在所述安装梁上设置多个所述矩形喷嘴，将所述转接头连接多个所述矩形喷嘴，使所述矩形喷嘴喷淋到所述降雨板上的喷淋区域相互重叠并覆盖所述降雨板上需要进行降雨的区域，同一根所述安装梁6上的相邻的所述矩形喷嘴的所述喷淋区域的重叠宽度为1mm，相邻的所述安装梁上对应的所述矩形喷嘴的所述喷淋区域的重叠宽度为2mm，并堵塞其他的接口， 步骤C，将所述离心模型放入所述模型箱，并将所述降雨板装配在所述模型箱上方，使所述降雨板位于所述离心模型上方，使土工离心机运行在Ng环境，对所述供水箱施加压力，使得步骤B中安装的所述矩形喷嘴进行喷淋，从而实现对所述离心模型的降雨模拟试验。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤B中，当所述离心模型尺寸较小...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯瑜京，张雪东，彭仁，王存，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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