降雨发生装置多喷头仿真和测试研究

为了实现自然条件下降雨强度的全范围的模拟,基于单个喷头的测试结果,将单喷头试验得到的水量分布数据作为一个多维向量,建立了多喷头在正方形布置时的仿真模型,得到不同间距条件下的均匀度系数和降雨量等值线图,分析确定最佳间距。并在此最佳间距下进行了实测试验,对4个喷头组合时降雨发生装置产生降雨环境进行均匀性和稳定性分析。结果表明:在目前的降雨发生装置产生的降雨环境中,可以在稳定时间之后,在东、西、南、北四个位置布置翻斗式雨量计进行大降雨强度测试。

降雨发生装置雨强和雨滴特性影响因素试验研究

为研究降雨发生装置产生降雨场的特性,并为喷头进一步的CFD仿真提供实测数据,用激光雨滴谱仪进行系统测试,提出基于降雨发生装置的测试方法和测试指标,建立喷头的高度、压力和口径等参量与模拟降雨场的降雨特征参量之间的相互关系。结果表明:喷头高度与雨滴下落末速度成正相关关系,与雨滴的最大直径无关,随着高度增加,速度的最大增幅可达57%;喷头压力与降雨强度成正相关关系,与雨滴下落末速度和谱分布成负相关关系,根据降雨强度的稳定性确定3种类型喷头的最佳工作压力分别为0.09,0.07,0.06 MPa;喷头口径与降雨强度和雨滴谱分布在一定范围内成正相关关系。

降雨发生装置空间均匀性的研究

为提高降雨发生装置的空间均匀性,对通过测试平台旋转提高降雨场空间均匀性的方法进行研究,设计、研制了旋转测试平台,解决了旋转过程中的信号传输问题,建立了转速与降雨发生装置空间均匀性之间的关系,结合翻斗式雨量计在降雨场中的测试与流量式雨量雨强标准装置的测试,论证了降雨发生装置作为雨量和雨强的测试环境是可行的。结果表明,随着转台转速的增加,降雨场的空间均匀性先增大后减小,且随着测试面积的减小,不同转速呈现出不一样的变化趋势,转台转速为1 RPM时,测试面积为1.6 m×1.6 m和1.2 m×1.2 m时,其均匀度系数最大(>95%);随着测试平台转速的增加,翻斗式雨量计累积降雨量和降雨强度之间的一致性增强,在转速为1 RPM和2 RPM时,翻斗式雨量计累积降雨量的最大偏差最小,为0.2 mm;流量式雨量雨强标准装置测试的累积降雨量的平均值与旋转测试平台在转速为1 RPM和2 RPM时测得的结果一致,充分说明通过旋转式测试工作平台可得到与流量式雨量雨强标准装置相一致的结果,证明了该方法提高降雨发生装置空间均匀性是可行的,且能得到累积降雨量的动态测量误差。