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专利号: 2021104852439
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种评价和表征透水路面渗透特性方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,确定新建或现役透水路面联锁块的平面几何尺寸,确定联锁块的排列规则及基层材料;

步骤2,基于所述透水路面联锁块的平面几何尺寸、联锁块的排列规则及基层材料,采用实验方法得到透水路面结构渗透系数和基层材料渗透系数;

步骤3,基于所述透水路面联锁块的平面几何尺寸、联锁块的排列规则及基层材料,根据所述实验方法的实验条件以及所述基层材料渗透系数,通过ANSYS‑FLUENT建立CFD仿真模型,运行不同情况下的仿真模型,得到透水路面结构渗透系数的模拟结果,对比所述模拟结果和步骤2所得透水路面结构渗透系数,两者差别在设定范围内时,则模型有效,反之,调节模型参数,直至所述模拟结果和步骤2所得透水路面结构渗透系数的差别在设定范围内;

得到透水路面的有限元仿真渗透模型;

步骤4,根据步骤2所述的实验方法,采用现场原位实验测实际路面结构渗透系数,同时得到设定水头变化范围的水流动时间及平均流速;

步骤5,根据现场原位渗透实验条件,采用步骤3所述方法构建CFD有限元模型,设定实际路面基层及接缝材料的渗透系数并运行CFD有限元模型,得到基于仿真分析的渗透系数;

判断仿真分析和基于步骤4所述实验得到的渗透系数差异性,若满足误差要求,得到基层及接缝材料的实际渗透系数,并根据仿真模型运行结果评估实际透水路面表面渗透性能,同时通过该模型预估不同降雨条件下透水路面的渗透能力。

2.根据权利要求1所述的评价和表征透水路面渗透特性方法,其特征在于,步骤2中,实验方法所用装置具体包括控制器(1)、激光仪(3)以及渗水管(4),激光仪(3)连接控制器(1)的输入端,控制器(1)的输出端连接电脑(2),进行数据采集,并设置控制器开关,激光仪(3)设置在渗水管(4)内部,渗水管(4)的顶部设置支架(5),激光仪(3)通过悬挂杆与支架(5)连接,渗水管(4)顶端开口,用于放置支架(5),渗水管(5)放置在透水路面顶部,透水路面由联锁块(6)与基层材料(7)组成。

3.根据权利要求1所述的评价和表征透水路面渗透特性方法,其特征在于,步骤2中,进行室内透水路面渗透实验:

采用所述实验装置进行渗透实验,通过向渗水管注水给定初始水头高度,打开控制器n

并通过激光测距仪记录水头随时间的变化,并根据修正达西定律v=k*i 确定测试条件下透水路面的实际渗透系数,得到给定水头变化范围的水流动时间,其中,v为水的流速,mm/s;k为修正的达西渗透系数,mm/s;i为水力梯度,mm/mm。

4.根据权利要求1所述的评价和表征透水路面渗透特性方法,其特征在于,步骤3中,根据步骤2所述实验装置的几何参数,通过ANSYS‑FLUENT建立CFD仿真模型;

设置出入口边界条件类型,输入基层材料渗透系数值;

运行不同条件下的仿真模型,得到透水路面结构渗透系数的模拟结果,对比所述模拟结果和步骤2所得透水路面结构渗透系数,两者差别在设定范围内时,则模型有效,反之,调节模型参数,直至所述模拟结果和步骤2所得透水路面结构渗透系数的差别在设定范围内;

得到透水路面的有限元仿真渗透模型。

5.根据权利要求1所述的评价和表征透水路面渗透特性方法,其特征在于,步骤2中所用实验装置为简化实验装置,实验装置尺寸满足至少一个单元排列模式即可。

6.根据权利要求1所述的评价和表征透水路面渗透特性方法,其特征在于,步骤2中,为控制实验变量,所述联锁块均为不透水砖块。

7.根据权利要求1所述的评价和表征透水路面渗透特性方法,其特征在于,步骤2中,所述渗水管为圆柱形渗水管,位移传感器精度为0.01mm。

8.根据权利要求1所述的评价和表征透水路面渗透特性方法,其特征在于,步骤2中,至少设定三个测试位置进行渗水实验。

9.根据权利要求1所述的评价和表征透水路面渗透特性方法,其特征在于,步骤2中,基层材料采用级配砂材料。

10.根据权利要求1所述的评价和表征透水路面渗透特性方法,其特征在于,步骤3中,仿真模型进出口边界条件为压力入口和压力出口。