JC-221A智能喷淋流体模拟训练装置

JC-221A智能喷淋流体模拟训练装置  

一、设备简介

本智能喷淋流体模拟训练装置专为模拟喷淋流体操作实验打造，能提供精准的模拟场景与测试环境。核心采用封闭水回路设计，集成储水箱和泵，可实现实验用水的循环流转与重复利用，为降水、地下水、河道水流等多类模拟喷淋，灌溉，滴灌，喷雾实验提供稳定支持，广泛适用于高校教学、科研机构水文研究等场景。平台是融合实验教学与工程模拟的多功能平台，支持流体力学领域的综合研究与教学。

二、技术指标

   1、输入电源：单相三线   AC220V±10%  50Hz   

   2、工作环境 ：温度-10℃～-40℃ 相对湿度≤85%（25℃）

   3、设备容量 ： ≤1.5KVA

   4、外形尺寸（大约）1500mm×800mm×1250mm

   5、防触电保护类型      I类

   6、安全保护：具有过压、过流、过载、漏电保护措施，符合国家相关标准。

   7、环保等级  材料选用符合国家相关环保标

三、实验功能

1.降水模拟与流量研究：配备带计时器的降水装置及喷嘴，可通过调节控制降水时间与强度，模拟不同时长降雨，分析降雨对流量的影响及二者关联；

2.土壤与渗流探究：核心不锈钢实验罐填充沙子（随货配备），且倾斜度可调以模拟地形；底部接口连接19个压力计监测地下水位，能测试土壤储水能力、了解土壤特性，还可通过透明水槽观察渗流过程，明确水分在沙子中的渗透路径与速度；

3.地下水系统模拟：借助两个腔室和带开缝管的井，模拟地下水流动与下降，可监测水井运作时地下水位变化、研究二者关系，以及对比不同条件下地下水与地表水的转化过程；

4.河道与沉积物研究：供水排水系统可形成河道并控制水位，搭配测量堰、力传感器和流量计，能测量水位、沉积物量和供水量；同时可通过三种不同模型研究障碍物周围流动及沉积物运输规律，支持多样实验数据收集与分析；

5.多模式灌溉模拟单元：配备可切换的喷淋、灌溉、滴灌、喷雾模块。该单元可与土壤渗流探究实验罐、地下水系统模拟装置联动，通过集成的流量传感器、土壤湿度传感器实时采集不同灌溉方式下的水分分布、渗透速率及土壤储水变化数据，支持研究不同灌溉模式对土壤特性、地下水补给及地表径流的影响规律，为农业节水灌溉、水土保持等应用提供实验依据。

四、主要技术配置

1.实验水槽：数量1个；倾斜度调节：0°-20°；面积：≥2m×1m，深度：≥0.2m，*填沙量：≥0.3m³；

2.降水装置：≥8个喷嘴，分4组（每组2个喷嘴）可切换；流量：1L/min～4.7L/min，喷雾模式为方形或圆形；

3.驱动水泵：功耗：≤0.55kW；流量：≥1500L/h；扬程≥10m；

4.储水箱：材质不低于304不锈钢，容积≥220L；

5.压力测点：≥19个，测量范围0mmH2O～300mmH2O；

6.沉积物质量测量：0～5000g；分辨率≤1g；精度±0.5%；

7.沉积室：排水口位于槽体上部，底部用于沉积泥沙；

8.定时器：支持设定降雨时间；IP65防护等级；

9.模拟水井：≥2个；φ50mm和φ100mm各1个；深度：≥200mm；材质：PVC；

10.地下水模拟腔：≥2个，分别用于供水及排水；材质：不低于304不锈钢；

11.配备土壤湿度传感器：直插式安装；4~20mA输出；支持RS485通讯；IP68防护等级；

12.长方体障碍物：底部边长≥20mm*20mm，高度≥50mm；圆柱障碍物：直径≥20mm，高度≥50mm；

13.储水箱出水口需安装2个流量计测量不同支路供水流量；流量计1：0L/h～1050L/h，精度：±1%；流量计2：0L/h～320L/h，精度：±1%；

14.沉积室排水口安装直角三角堰或矩形薄壁堰测量排水流量；流量要求：0L/h～1000L/h，精度：±1%；

15.配备4个温度传感器：探针式；测量范围：0-400℃；探头材质：不锈钢；精度：≤±0.5%；

16.数据采集控制系统：

(1)屏幕尺寸：≥10寸，分辨率≥1024*600；

(2)处理器与内存：采用工业级高性能处理器，主频≥1GHz，内存≥1GB，存储容量≥8GB

(3)接口配置：至少包含2个RS485接口、1个RS232接口、1个以太网接口；

(4)操作系统：内置工业级嵌入式操作系统，可自定义操作界面，支持参数设置、数据曲线显示、历史数据查询、报警设置等功能；

(5)支持采集温度、湿度等重要参数，可支持控制水泵的运行工况；

(6)显示界面需包含设备原理结构图，支持实验数据导出为Excel。

17.通用流体分析软件1套：

（1）具备CAD接口，支持处理各种主流CAD软件模型数据，包含*.stp、*.step、*.igs、*.iges、*.prt、*.x_t、*.stl等格式文件；

（2）具备流体分析相关的前处理功能，包括几何清理、几何简化、流域抽取等；

（3）具备网格文件接口，支持主流商业软件网格文件格式导入，包括*.msh、*.cas、*.cgns等；

（4）具备流体专用网格剖分功能，支持剖分四面体网格、六面体网格、边界层网格、Hexcore网格、多面体网格、笛卡尔网格等；

（5）支持不可压缩与可压缩分析；

（6）支持二维平面、二维轴对称及三维分析；

（7）支持定常与非定常分析；

（8）求解精度支持二阶时间和空间精度；

（9）具备多重网格加速收敛、自适应时间步长技术；

（10）具备仿真材料库，包含气体、液体、固体材料，支持设置密度（布辛涅斯克、理想气体）、粘度、热导率、比热等材料属性；

（11）支持入口（速度、压力、质量流量、风扇入口）、出口（压力、质量流量、风扇出口、出流）、壁面（对流换热、辐射、温度）、对称、交界面（匹配、周期边界、周期重复、内部风扇、面热源）等边界类型；

（12）支持层流与湍流分析，具备SpalartAllmaras、k-epsilon

、RNGk-epsilon、Realizablek-epsilon、k-omega、SSTk-omega、DES、LES等湍流模型；

（13）具备VOF及Eulerian多相流模型，支持蒸发冷凝、空化等相变过程分析；

（14）具备数值波浪水池分析功能，包含入口造波、推板造波及摇板造波，支持粘势流耦合造波；

（15）具备组分输运模型，支持气体扩散、燃烧、湿度分析；

（16）具备离散相模型，可开展稠密颗粒流仿真分析，支持边界、区域粒子注入方式，支持反弹、黏附、逃逸等多种颗粒与壁面作用类型，具备粒子数量统计及输出功能；

（17）具备热分析能力，支持包含自然对流、强制对流、共轭热传导、热辐射在内的多种流动换热分析，支持多种换热方式联用；

（18）具备丰富的辐射模型，包括P1、S2S、DO模型；

（19）具备坐标系运动功能，支持转动与平动；

（20）具备灵活的运动边界处理及网格控制能力，支持网格滑移、网格光顺、网格层铺、重叠网格，支持动网格与六自由度运动功能的联合使用；

（21）具备多孔介质模型，支持Darcy-Forchheimer、FixedCoeff和PowerLaw方法，支持设置粘性阻力系数、惯性阻力系数、方向向量；

（22）支持添加多种源项，包含质量源项、动量源项（体加速度、体积力）、能量源项（功率、功率密度）等；

（23）支持气动噪声分析，具备FW-H方法计算气动噪声，可通过快速傅里叶变换获得声压级频率曲线；

（24）具备稀薄流分析功能，求解尺度从连续介质流动扩展到滑移流、过渡流及自由分子；

（25）具备电弧磁流体分析功能，能够开展灭弧室燃弧开断过程仿真；

（26）具备频域水动力分析功能，支持单体或多浮体的附加质量、阻尼、一阶波浪力和运动幅值响应算子的计算；

（27）具备多物理场耦合分析能力，支持流-固单向/双向耦合分析、流-固-热单向/双向耦合分析；

（28）具备高效并行计算能力，支持大规模并行计算，能够求解亿级网格规模；

（29）支持设置物理量输出曲线，如压力、温度、速度等；

（30）后处理支持高分辨率云图、矢量图、流线、动画、二维曲线图的可视化显示；

（31）支持全流程脚本操作。

五、功能参数范围

1.流量范围：设备的*和最小流量，单位通常为L/h或m³/h；

2.工作压力：设备的工作压力范围，单位通常为巴（bar）或兆帕（MPa）；

3.灌溉均匀性：灌溉水分布的均匀性，通常用均匀系数（CU）或分布均匀度（DU）表示；

4.校准要求：设备是否需要定期校准，以及校准的频率和方法；

5.采样频率：数据采集的频率，单位通常为赫兹（Hz）。