CN109974960A - 一种翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置及试验方法，通过公开风洞模拟试验装置的结构为地坑模型中分别设置支撑架、动力装置，车厢模型转动连接在支撑架上，并由动力装置驱动转动，翻车机房模型与地坑模型对接安装，且接缝处密闭防尘，保证进行风洞模拟试验的真实性与准确性，并分别通过对地坑模型、支撑架、动力装置、车厢模型、翻车机房模型以及试验前后物料的重量，能够准确计算翻车机在翻车机房中的起尘量，为散货港口环境保护提供了有效评估起尘量的方法。

Description

一种翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置及试验方法

技术领域

本发明涉及大气粉尘污染防治环保技术领域，更具体的说是涉及一种翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置及试验方法。

背景技术

目前，我国大气环境不容乐观，2000年我国大气环境污染年鉴显示：目前大气污染中最主要的污染物为颗粒物污染。而颗粒物污染成分复杂，来源众多，加之近年来生态环境的不断恶化，使颗粒物污染成为导致我国多数城市空气污染的首要因素。例如，我国正处于沿海港煤炭、矿石吞吐量增长的高峰期，由此引起的粉尘排放和扩散污染的问题十分严峻。

而对港口粉尘产生量的估算是进行港口粉尘污染防治的基础，但是目前关于翻车机在翻车机房中动态作业时所产生的起尘量以及起尘量的计算方法一直无相关研究。并且由于翻车机处于动态作业，导致粉尘颗粒在大气中运动具有极大的随机性，所以采用常规实测或理论预测方法分析翻车机处于动态作业时所产生的起尘量具有较大的局限性。

因此，如何提供一种模拟翻车机动态作业时所产生起尘量的风洞模拟试验装置及试验方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置及试验方法，能够模拟翻车机在翻车机房中的动态作业，并为翻车机在翻车机房中动态作业时产生的起尘量提供了较为精确的计算方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置，包括地坑模型、支撑架、动力装置、车厢模型和翻车机房模型，所述地坑模型中分别设置所述支撑架、所述动力装置，所述车厢模型转动连接在所述支撑架上，并由所述动力装置驱动转动，所述翻车机房模型与所述地坑模型对接安装，且接缝处密闭防尘。

本发明分别通过所述地坑模型简化地坑原型，通过所述翻车机房模型简化翻车机房原型，通过所述车厢模型简化运煤火车原型，通过所述支撑架为所述车厢模型提供支撑，所述动力装置驱动所述车厢模型相对所述支撑架转动，从而能够模拟运煤火车原型在翻车机房原型中的翻转功能，为模拟翻车机在翻车机房中进行翻转动作下的起尘量计算提供了必要的装备。

优选的，所述车厢模型包括转轴和多个车厢体，多个所述车厢体通过所述转轴固定在同一直线上，且所述转轴的两端均通过轴承转动连接在所述支撑架上，保证所述转轴能够平稳转动，从而带动所述车厢体翻转平稳，提高了起尘量的计算精度。

优选的，所述动力装置包括电机、皮带和带轮，所述带轮固定在所述转轴上，并通过所述皮带与所述电机传动连接，且所述电机电性连接有PLC，通过所述PLC上的模型开关控制所述电机的角速度，从而本发明能够灵活控制所述电机的角速度，保证所述电机按试验要求的角速度进行运转，为所述电机控制所述车厢模型在不同角速度下进行翻车卸料过程中的起尘量提供了基础。

优选的，所述翻车机房模型与所述地坑模型的平面尺寸相同，从而保证所述翻车机房模型与所述地坑模型完全匹配，为本发明能够计算起尘量提供了物质条件。

优选的，所述翻车机房模型采用透明亚克力板材质，方便对试验进行观测。

优选的，所述翻车机房模型按翻车机房原型进行门洞开孔。

优选的，所述翻车机房模型包括房顶模型和房身模型，且所述房顶模型和所述房身模型密闭无接缝。

优选的，所述模型车厢模型与所模拟的原型运煤火车外形遵循几何相似原则，且几何相似比为λ，保证本发明的风洞试验模型与原型匹配，从而保证本发明通过风洞试验模型以及风洞试验方法进行计算的真实性与准确性。

优选的，所述翻车机房模型与所模拟的翻车机房外形遵循几何相似原则，且几何相似比为λ，保证本发明的风洞试验模型与原型匹配，从而保证本发明通过风洞试验模型以及风洞试验方法进行计算的真实性与准确性。

优选的，所述支撑架上设置有配重块，其中配重块为车厢模型提供配重块，保障较高风速的风洞试验中模型的整体稳定性。

一种翻车机起尘量风洞模拟试验方法，包括以下步骤：

步骤一、清洁风洞内部灰尘，避免测量干扰；

步骤二、准备地坑模型、支撑架、动力装置、车厢模型和翻车机房模型，并分别对所述支撑架、所述翻车机房模型、所述地坑模型和所述动力装置进行称重，将所述车厢模型的净重记为M0，并且将所述支撑架、所述翻车机房模型、所述地坑模型和所述动力装置的总重量记为M2；

步骤三、在所述车厢模型中装满试验物料，并使试验物料的顶部与所述车厢模型的顶部齐平，称重满载的所述车厢模型的重量，记为M1；

步骤四、在风洞中设置翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置；

步骤五、开启所述风洞风机至试验风速；

步骤六、开启所述动力装置，驱动所述车厢模型按与原型相同角速度进行翻转来模拟翻车作业，所述车厢模型翻转后，所述车厢模型内的试验物料一部分被所述风洞风机吹散而形成粉尘，另一部分落入所述地坑模型内形成剩余物料，当所述车厢模型内的试验物料落尽后，停止所述风洞风机的工作；

步骤七、试验结束后将所述车厢模型、所述支撑架、所述翻车机房模型、所述动力装置以及含剩余物料的所述地坑模型进行称重，并将所述车厢模型、所述支撑架、所述翻车机房模型、所述动力装置和含剩余物料的所述地坑模型的总重量记为M3；

步骤八、计算模型起尘量M_m＝M1+M2-M3；

步骤九、计算模型总翻车作业量Q_m＝M1-M0；

步骤十、通过模型原型相似比λ，获得在实际原型中该工况下翻车机在翻车机房中的起尘量，计算公式为:

其中，λ为模型起尘率与原型起尘率之比，同时为模型与原型的几何相似比；Q_m为模型总翻车作业量，M_m为模型计算起尘量，Q_p为实际原型总翻车作业量，M_p为实际原型计算起尘量；η＝M/Q×100％，物理意义是起尘量M占总翻车作业量Q的百分比；下标m表示模型，下标p表示实际原型；

步骤十一、调整试验风向和风速，以及调整试验物料的含水率，重复步骤一到步骤十，得到实际原型中起尘量随风速、风向、含水率因素的变化规律。

本发明通过以上的风洞模拟试验方法，为翻车机在翻车机房中动态作业时产生的起尘量提供了较为精确的计算方法，解决了由于港口动态作业使粉尘颗粒在大气中的运动具有较大随机性，而导致采用常规实测或理论预测分析方法难以准确计算翻车机在翻车机房中所产生起尘量的技术问题。

优选的，根据实际原型中的气象数据风速风向统计数据、现场含水率情况、翻车机作业时间，并结合模拟试验结果评估散货港口翻车机在翻车机房中的年起尘量期望值。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置及试验方法，可以实现如下技术效果：

1、本发明的风洞模拟试验装置模型与原型遵循几何相似原则，且几何相似比为模型起尘率与原型起尘率之比λ，从而使本发明通过风洞试验模型以及风洞试验方法进行计算的真实性与准确性。

2、本发明通过风洞模拟试验方法，为翻车机在翻车机房中动态作业时产生的起尘量提供了较为精确的计算方法，解决了由于港口动态作业使粉尘颗粒在大气中的运动具有较大随机性，而导致采用常规实测或理论预测分析方法难以准确计算翻车机在翻车机房中所产生起尘量的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明一种翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置的结构图；

图2附图为本发明一种翻车机起尘量风洞模拟试验方法的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置及试验方法，能够模拟翻车机在翻车机房中的动态作业，并为翻车机在翻车机房中动态作业时产生的起尘量提供了较为精确的计算方法。

一种翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置，包括地坑模型1、支撑架2、动力装置3、车厢模型4和翻车机房模型5，地坑模型1中分别设置支撑架2、动力装置3，车厢模型4转动连接在支撑架2上，并由动力装置3驱动转动，翻车机房模型5与地坑模型1对接安装，且接缝处密闭防尘。

为了进一步优化上述技术方案，车厢模型4包括转轴41和多个车厢体42，多个车厢体42通过转轴41固定在同一直线上，且转轴41的两端均通过轴承转动连接在支撑架2上。

为了进一步优化上述技术方案，动力装置3包括电机31、皮带32和带轮33，带轮33固定在转轴41上，并通过皮带32与电机31传动连接，且电机31电性连接有PLC，通过PLC上的模型开关控制电机31的角速度。

为了进一步优化上述技术方案，翻车机房模型5与地坑模型1的平面尺寸相同。

为了进一步优化上述技术方案，翻车机房模型5采用透明亚克力板材质。

为了进一步优化上述技术方案，模型车厢模型4与所模拟的原型运煤火车外形遵循几何相似原则，且几何相似比为λ。

为了进一步优化上述技术方案，翻车机房模型5与所模拟的翻车机房外形遵循几何相似原则，且几何相似比为λ。

为了进一步优化上述技术方案，支撑架2上设置有配重块。

本发明实施例公开了一种翻车机起尘量风洞模拟试验方法，包括以下步骤：

步骤一、清洁风洞内部灰尘，避免测量干扰；

步骤二、准备地坑模型1、支撑架2、动力装置3、车厢模型4和翻车机房模型5，并分别对支撑架2、翻车机房模型5、地坑模型1和动力装置3进行称重，将车厢模型4的净重记为M0，并且将支撑架2、翻车机房模型5、地坑模型1和动力装置3的总重量记为M2；

步骤三、在车厢模型4中装满试验物料，并使试验物料的顶部与车厢模型4的顶部齐平，称重满载的车厢模型4的重量，记为M1；

步骤四、在风洞中设置翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置；

步骤五、开启风洞风机至试验风速；

步骤六、开启动力装置3，驱动车厢模型4按与原型相同角速度进行翻转来模拟翻车作业，车厢模型4翻转后，车厢模型4内的试验物料一部分被风洞风机吹散而形成粉尘，另一部分落入地坑模型1内形成剩余物料，当车厢模型4内的试验物料落尽后，停止风洞风机的工作；

步骤七、试验结束后将车厢模型4、支撑架2、翻车机房模型5、动力装置3以及含剩余物料的地坑模型1进行称重，并将车厢模型4、支撑架2、翻车机房模型5、动力装置3和含剩余物料的地坑模型1的总重量记为M3；

步骤八、计算模型起尘量M_m＝M1+M2-M3；

步骤九、计算模型总翻车作业量Q_m＝M1-M0；

步骤十、通过模型原型相似比λ，获得在实际原型中该工况下翻车机在翻车机房中的起尘量，计算公式为:

其中，λ为模型起尘率与原型起尘率之比，同时为模型与原型的几何相似比；Q_m为模型总翻车作业量，M_m为模型计算起尘量，Q_p为实际原型总翻车作业量，M_p为实际原型计算起尘量；η＝M/Q×100％，物理意义是起尘量M占总翻车作业量Q的百分比；下标m表示模型，下标p表示实际原型；

步骤十一、调整试验风向和风速，以及调整试验物料的含水率，重复步骤一到步骤十，得到实际原型中起尘量随风速、风向、含水率因素的变化规律。

为了进一步优化上述技术方案，根据实际原型中的气象数据风速风向统计数据、现场含水率情况、翻车机作业时间，并结合模拟试验结果评估散货港口翻车机在翻车机房中的年起尘量期望值。

实施例：

本发明实施例公开了一种翻车机起尘量风洞模拟试验方法，包括以下步骤：

步骤一、清洁风洞内部灰尘，避免测量干扰；

步骤二、准备地坑模型1、支撑架2、动力装置3、车厢模型4和翻车机房模型5，并分别对支撑架2、翻车机房模型5、地坑模型1和动力装置3进行称重，将车厢模型4的净重记为M0，并且将支撑架2、翻车机房模型5、地坑模型1和动力装置3的总重量记为M2；

步骤三、在车厢模型4中装满试验物料，并使试验物料的顶部与车厢模型4的顶部齐平，称重满载的车厢模型4的重量，记为M1；

步骤四、在风洞中设置翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置；

步骤五、开启风洞风机至试验风速；

步骤六、开启动力装置3，驱动车厢模型4按与原型相同角速度进行翻转来模拟翻车作业，车厢模型4翻转后，车厢模型4内的试验物料一部分被风洞风机吹散而形成粉尘，另一部分落入地坑模型1内形成剩余物料，当车厢模型4内的试验物料落尽后，停止风洞风机的工作；

步骤七、试验结束后将车厢模型4、支撑架2、翻车机房模型5、动力装置3以及含剩余物料的地坑模型1进行称重，并将车厢模型4、支撑架2、翻车机房模型5、动力装置3和含剩余物料的地坑模型1的总重量记为M3；

步骤八、计算模型起尘量M_m＝M1+M2-M3；

步骤九、计算模型总翻车作业量Q_m＝M1-M0；

步骤十、通过模型原型相似比λ，获得在实际原型中该工况下翻车机在翻车机房中的起尘量，计算公式为:

其中，λ为模型起尘率与原型起尘率之比，同时为模型与原型的几何相似比；Q_m为模型总翻车作业量，M_m为模型计算起尘量，Q_p为实际原型总翻车作业量，M_p为实际原型计算起尘量；η＝M/Q×100％，物理意义是起尘量M占总翻车作业量Q的百分比；下标m表示模型，下标p表示实际原型；

步骤十一、调整试验风向和风速，以及调整试验物料的含水率，重复步骤一到步骤十，得到实际原型中起尘量随风速、风向、含水率因素的变化规律。

步骤十二，根据实际原型中的气象数据风速风向统计数据、现场含水率情况、翻车机作业时间，并结合模拟试验结果评估散货港口翻车机在翻车机房中的年起尘量期望值。

本发明翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置包括地坑模型1、支撑架2、动力装置3、车厢模型4和翻车机房模型5，支撑架2上设置有配重块，地坑模型1中分别设置支撑架2、动力装置3，车厢模型4包括转轴41和多个车厢体42，多个车厢体42通过转轴41固定在同一直线上，且转轴41的两端均通过轴承转动连接在支撑架2上，并由动力装置3驱动转动；动力装置3包括电机31、皮带32和带轮33，带轮33固定在转轴41上，并通过皮带32与电机31传动连接，且电机31电性连接有PLC，通过PLC上的模型开关控制电机31的角速度；

翻车机房模型5与地坑模型1对接安装，且翻车机房模型5与地坑模型1的平面尺寸相同，接缝处密闭防尘，模型车厢模型4与所模拟的原型运煤火车外形遵循几何相似原则，且几何相似比为λ，翻车机房模型5与所模拟的翻车机房外形遵循几何相似原则，且几何相似比为λ。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置，其特征在于，包括地坑模型(1)、支撑架(2)、动力装置(3)、车厢模型(4)和翻车机房模型(5)，所述地坑模型(1)中分别设置所述支撑架(2)、所述动力装置(3)，所述车厢模型(4)转动连接在所述支撑架(2)上，并由所述动力装置(3)驱动转动，所述翻车机房模型(5)与所述地坑模型(1)对接安装，且接缝处密闭防尘。

2.根据权利要求1所述的一种翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置，其特征在于，所述车厢模型(4)包括转轴(41)和多个车厢体(42)，多个所述车厢体(42)通过所述转轴(41)固定在同一直线上，且所述转轴(41)的两端均通过轴承转动连接在所述支撑架(2)上。

3.根据权利要求2所述的一种翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置，其特征在于，所述动力装置(3)包括电机(31)、皮带(32)和带轮(33)，所述带轮(33)固定在所述转轴(41)上，并通过所述皮带(32)与所述电机(31)传动连接，且所述电机(31)电性连接有PLC，通过所述PLC上的模型开关控制所述电机(31)的角速度。

4.根据权利要求1所述的一种翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置，其特征在于，所述翻车机房模型(5)与所述地坑模型(1)的平面尺寸相同。

5.根据权利要求1所述的一种翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置，其特征在于，所述翻车机房模型(5)采用透明亚克力板材质。

6.根据权利要求1所述的一种翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置，其特征在于，所述模型车厢模型(4)与所模拟的原型运煤火车外形遵循几何相似原则，且几何相似比为λ。

7.根据权利要求1所述的一种翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置，其特征在于，所述翻车机房模型(5)与所模拟的翻车机房外形遵循几何相似原则，且几何相似比为λ。

8.根据权利要求1所述的一种翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置，其特征在于，所述支撑架(2)上设置有配重块。

9.一种翻车机起尘量风洞模拟试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、清洁风洞内部灰尘，避免测量干扰；

步骤二、准备地坑模型(1)、支撑架(2)、动力装置(3)、车厢模型(4)和翻车机房模型(5)，并分别对所述支撑架(2)、所述翻车机房模型(5)、所述地坑模型(1)和所述动力装置(3)进行称重，将所述车厢模型(4)的净重记为M0，并且将所述支撑架(2)、所述翻车机房模型(5)、所述地坑模型(1)和所述动力装置(3)的总重量记为M2；

步骤三、在所述车厢模型(4)中装满试验物料，并使试验物料的顶部与所述车厢模型(4)的顶部齐平，称重满载的所述车厢模型(4)的重量，记为M1；

步骤四、在风洞中设置翻车机起尘量风洞模拟试验模型装置；

步骤五、开启所述风洞风机至试验风速；

步骤六、开启所述动力装置(3)，驱动所述车厢模型(4)按与原型相同角速度进行翻转来模拟翻车作业，所述车厢模型(4)翻转后，所述车厢模型(4)内的试验物料一部分被所述风洞风机吹散而形成粉尘，另一部分落入所述地坑模型(1)内形成剩余物料，当所述车厢模型(4)内的试验物料落尽后，停止所述风洞风机的工作；

步骤七、试验结束后将所述车厢模型(4)、所述支撑架(2)、所述翻车机房模型(5)、所述动力装置(3)以及含剩余物料的所述地坑模型(1)进行称重，并将所述车厢模型(4)、所述支撑架(2)、所述翻车机房模型(5)、所述动力装置(3)和含剩余物料的所述地坑模型(1)的总重量记为M3；

步骤八、计算模型起尘量M_m＝M1+M2-M3；

步骤九、计算模型总翻车作业量Q_m＝M1-M0；

步骤十、通过模型原型相似比λ，获得在实际原型中该工况下翻车机在翻车机房中的起尘量，计算公式为:

其中，λ为模型起尘率与原型起尘率之比，同时为模型与原型的几何相似比；Q_m为模型总翻车作业量，M_m为模型计算起尘量，Q_p为实际原型总翻车作业量，M_p为实际原型计算起尘量；η＝M/Q×100％，物理意义是起尘量M占总翻车作业量Q的百分比；下标m表示模型，下标p表示实际原型；

步骤十一、调整试验风向和风速，以及调整试验物料的含水率，重复步骤一到步骤十，得到实际原型中起尘量随风速、风向、含水率因素的变化规律。

10.根据权利要求9所述的一种翻车机起尘量风洞模拟试验方法，其特征在于，根据实际原型中的气象数据风速风向统计数据、现场含水率情况、翻车机作业时间，并结合模拟试验结果评估散货港口翻车机在翻车机房中的年起尘量期望值。