一种模拟低真空运输管网结构的实验装置及试验方法

1.本发明涉及一种模拟低真空运输管网结构的实验装置及试验方法。


背景技术：

2.随着社会经济的快速发展，低真空管道运输系统作为一种新型交通系统，其内部磁悬浮列车的运行速度可达到600～1000km/h，很大程度上缩短城际间的交流时间。将管道内部的气压降至大气压的千分之一，使其处于低真空状态，从而减少了列车运行过程中遇到的空气阻力，进而提高列车运行的速度。由于空气阻力的减少，受空气阻力的影响而损耗的能量将大幅减少，具有显著节能减耗的效果；另外，由于运输管道连续，空间密闭，因此受自然条件的影响较小，空气噪声减少，列车运行过程中的稳定性和舒适性将增大。
3.在对低真空管网项目的设计进行不断优化，低真空管道作为运营主体，其状态和力学性能对真空系统的可靠和安全运行有着至关重要的作用，所以有必要开展针对性研究。隧道式管道结构可节约且高效的利用土地资源，在满足使用要求的前提下，利用现有的拼装式管节结构可节约管道建设成本，具有明显的经济效益，但拼装式隧道管节结构在低真空复杂环境下的密封性能和力学行为有待实验探索。
4.管网内部在抽离气体形成真空状态后形成负压，外部气体在大气压力作用下，有向着管网内部进行渗透扩散的趋势，因此管网结构的密封性能必须要满足工程密封要求；当低真空隧道管网周围存在水环境的情况下，真空负压会进一步加剧地下水对与管节的渗透作用，因此低真空负压隧道的透水性、水密性仍然需要探究，也需要进行试验验证；在低真空环境中，隧道管节内部结构在负压作用下，管节结构和接缝处的力学性能和破坏也是不容忽视的；低真空隧道结构内部由于环境、列车的高速行驶等因素都会显著提升低真空隧道结构内部的环境温度，隧道结构在不同温度下的引起的力学性能变化也需要进一步进行验证探究。


技术实现要素：

5.本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种模拟低真空运输管网结构的实验装置及试验方法的技术方案，具备一定的拉伸、弯曲能力，有效保证低真空隧道结构的气密性的同时，能够提高隧道结构适应温度、压强等引发的不同变形能力，同时在大型低真空管网结构在实际低真空环境中的特殊工况，可以实现对低真空隧道管网结构实际环境的全面模拟，可对低真空运输环境下管网结构的气密性以及结构力学性能进行验证。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
7.一种模拟低真空运输管网结构的实验装置，其特征在于：包括
8.一拼装式低真空柔性管道，拼装式低真空柔性管道包括间隔设置的密封管节结构和波浪形柔性管节结构；
9.一温度控制系统，用于检测和控制密封管节结构和波浪形柔性管节结构的温度；
10.一粒子释放仪器，用于向密封管节结构和波浪形柔性管节结构释放感应粒子；
11.一真空控制系统，用于调节拼装式低真空柔性管道内部的真空度；
12.一红外热成像仪和一3d3c piv系统，红外热成像仪和3d3c piv系统分布于拼装式低真空柔性管道的两侧，用于监测拼装式低真空柔性管道内部感应粒子的位置以及变化状态；
13.和一数据接收终端，用于接收并分析温度控制系统、粒子释放仪器、红外热成像仪和3d3c piv系统的数据，判断拼装式低真空柔性管道内部应力、温度和气压的数据变化，确定拼装式低真空柔性管道的密封效果。
14.通过上述结构形成的实验装置，具备一定的拉伸、弯曲能力，有效保证低真空隧道结构的气密性的同时，能够提高隧道结构适应温度、压强等引发的不同变形能力，同时在大型低真空管网结构在实际低真空环境中的特殊工况，可以实现对低真空隧道管网结构实际环境的全面模拟，可对低真空运输环境下管网结构的气密性以及结构力学性能进行验证。
15.进一步，密封管节结构包括混凝土底板和刚性管体，刚性管体呈半圆环状结构，刚性管体的拱脚位置设有水平向外延伸的拱脚钢板，混凝土底板的两侧对称设有预埋钢板，拱脚钢板与预埋钢板相互对齐，且通过法兰拼接螺栓固定连接，混凝土底板设有法兰拼接螺栓，通过刚性管体的结构设计，可以使其完全贴合于隧道结构内壁，提高密封管节结构的稳定性和可靠性。
16.进一步，波浪形柔性管节结构包括柔性管节和后焊底板，柔性管节呈波浪形结构，柔性管节的外侧设有波浪形管纹，柔性管节的拱脚位置设有水平向外延伸的拱脚钢板，后焊底板的外侧设有预埋钢板，拱脚钢板与预埋钢板相互对齐，且通过法兰拼接螺栓固定连接，后焊底板设有法兰拼接螺栓，波浪形柔性管节结构的底部设有荷载控制系统，通过改变波长的大小，使柔性管节具备更大的受拉、弯曲性能，实现柔性管节形式的调整以适应荷载的变化，此处的荷载指代位移。
17.进一步，拼装式低真空柔性管道的两端设有密封门，密封门之间通过法兰拼接螺栓连接，密封门上设有抽气阀门、粒子释放阀门和数据接线阀门，抽气阀门与真空控制系统电性连接，粒子释放阀门与粒子释放仪器电性连接，数据接线阀门与数据接收终端电性连接。
18.进一步，刚性管体和柔性管节相互接触的位置均设有外延钢板，相邻两个外延钢板之间通过法兰拼接螺栓固定连接，提高刚性管体与柔性管节之间的连接稳定性和可靠性。
19.进一步，预埋钢板、拱脚钢板、外延钢板和密封门均设有凹槽，凹槽内嵌入组合式密封条，通过组合式密封条的安装可以大大提高预埋钢板与拱脚港之间、相邻两个外延钢板之间、相邻两个密封门之间的密封性能，减小连接处的缝隙对试验检测的影响。
20.进一步，组合式密封条为双层结构，组合式密封条的外层为遇水膨胀橡胶，组合式密封条的内层为橡胶弹性密封垫，使组合式密封条具备一定的可压缩性和密封性能，其外层材料可与空气中介质发生化学、物理反应迅速发生膨胀，填充密实与空气接触到空间，当该物资处于受压状态时，会发生逆反应，回归到原有材料，保障管网结构内部真空度。
21.进一步，混凝土底板和后焊底板上均设有导轨侧墙，温度控制系统包括集成器和温度控制器，集成器安装于导轨侧墙，集成器包括加热器和温度感应器，加热器和温度感应器均与温度控制器电性连接，加热器和温度感应器连续、多段分布于导轨侧墙内部，加热器
三个为一组，配置一个温度感应器监测集中温度。
22.进一步，柔性管节和刚性管体的内壁均设有数据采集器，数据采集器包括分布式光纤传感器、温度传感器和压力传感器，分布式光纤传感器、温度传感器和压力传感器均与数据接收终端电性连接，便于进行温度、压力等数据的采集。
23.如上述的一种模拟低真空运输管网结构的实验装置的试验方法，其特征在于包括以下步骤：
24.s1、拼装实验装置，通过数据接线阀门完成数据采集器与数据接收终端电性连接，并将各个阀门关闭，保证此时拼装式低真空柔性管道的内部为完全封闭空间，打开3d3c piv系统、红外热成像仪和数据采集器，静置一端时间，观测此时拼装式低真空柔性管道的密封效果；
25.s2、先将粒子释放仪器内的感应粒子加热至红外热成像仪观测到的温度，再打开粒子释放仪器释放感应粒子，使感应粒子沿拼装式低真空柔性管道内进行自由散播，静置一端时间，通过3d3c piv系统和红外热成像仪监测拼装式低真空柔性管道内部感应粒子的位置以及变化状态，若存在密封效果较差时，通过观测感应粒子变化得到密封效果较差的位置，进行及时处理；
26.s3、若拼装式低真空柔性管道此时已处于密封状态，通过真空控制系统开始吸取拼装式低真空柔性管道内的空气介质和感应粒子，通过3d3c piv系统和红外热成像仪观测拼装式低真空柔性管道内的空气介质和感应粒子的走向；
27.s4、通过真空控制系统，控制拼装式低真空柔性管道内部和外部气体的交换，调整至试验所需气压值；
28.s5、通过温度控制系统，控制拼装式低真空柔性管道内部的导轨侧墙的温度，调整至试验所需温度环境；
29.s6、通过变换波浪形柔性管节结构的波纹数量，得到不同的波浪形柔性管节结构，通过上述试验流程，得到最优结构类型。
30.该试验方法步骤简单，不仅可以在大型低真空管网在低真空环境中的特殊工况，通过真空控制系统、温度控制系统、荷载控制系统营造真实的水土环境，特别是应对灾害时的工况进行模拟，可以对低真空隧道结构低真空、高温、水土压环境、灾害环境进行全面模拟，实验结果可对低真空运输环境下管网结构的气密性以及结构力学性能进行验证，为后续低真空管道在低真空磁悬浮运输中的应用提供基础数据支撑及技术支持，而且能够找到适合低真空管网结构的波浪形柔性管节结构，能够确保低真空隧道水密性、气密性，保证低真空隧道实验过程中的真空状态，同时确保低真空管网结构的韧性及全生命周期。
31.本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
32.1、波浪形柔性管节结构设计成波浪形结构，具备一定的拉伸、弯曲能力，与两部分密封结构系统进行连接，各密封处设置组合式密封条，有效保证低真空隧道结构的气密性的同时，能够提高隧道结构适应温度、压强等引发的不同变形能力。
33.2、组合式密封条为双层结构，组合式密封条的外层为遇水膨胀橡胶，组合式密封条的内层为橡胶弹性密封垫，使组合式密封条具备一定的可压缩性和密封性能，其外层材料可与空气中介质发生化学、物理反应迅速发生膨胀，填充密实与空气接触到空间，当该物资处于受压状态时，会发生逆反应，回归到原有材料，保障管网结构内部真空度。
和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
52.如图1至图9所示，为本发明一种模拟低真空运输管网结构的实验装置，包括拼装式低真空柔性管道、温度控制系统、粒子释放仪器7、真空控制系统8、红外热成像仪3、3d3c piv系统4和数据接收终端9。温度控制系统、粒子释放仪器7、真空控制系统8、红外热成像仪3和3d3c piv系统4均与数据接收终端9电性连接。数据接收终端9可以采用电脑。
53.拼装式低真空柔性管道包括间隔设置的密封管节结构1和波浪形柔性管节结构2；波浪形柔性管节结构2包括柔性管节10和后焊底板12，柔性管节10呈波浪形结构，柔性管节10的外侧设有波浪形管纹21，柔性管节10的拱脚位置设有水平向外延伸的拱脚钢板13，后焊底板12的外侧设有预埋钢板14，拱脚钢板13与预埋钢板14相互对齐，且通过法兰拼接螺栓5固定连接，后焊底板12设有法兰拼接螺栓5，波浪形柔性管节结构2的底部设有荷载控制系统22，通过改变波长的大小，使柔性管节10具备更大的受拉、弯曲性能，实现柔性管节10形式的调整以适应荷载的变化，此处的荷载指代位移。
54.密封管节结构1包括混凝土底板18和刚性管体27，刚性管体27呈半圆环状结构，刚性管体27的拱脚位置设有水平向外延伸的拱脚钢板13，混凝土底板18的两侧对称设有预埋钢板14，拱脚钢板13与预埋钢板14相互对齐，且通过法兰拼接螺栓5固定连接，混凝土底板18设有法兰拼接螺栓5，通过刚性管体27的结构设计，可以使其完全贴合于隧道结构内壁，提高密封管节结构1的稳定性和可靠性。
55.拼装式低真空柔性管道的两端设有密封门23，密封门23之间通过法兰拼接螺栓5连接，密封门23上设有抽气阀门24、粒子释放阀门25和数据接线阀门26，抽气阀门24与真空控制系统8电性连接，粒子释放阀门25与粒子释放仪器7电性连接，数据接线阀门26与数据接收终端9电性连接。
56.刚性管体27和柔性管节10相互接触的位置均设有外延钢板28，相邻两个外延钢板28之间通过法兰拼接螺栓5固定连接，提高刚性管体27与柔性管节10之间的连接稳定性和可靠性。
57.预埋钢板14、拱脚钢板13、外延钢板28和密封门23均设有凹槽，凹槽内嵌入组合式密封条15，通过组合式密封条15的安装可以大大提高预埋钢板14与拱脚港之间、相邻两个外延钢板28之间、相邻两个密封门23之间的密封性能，减小连接处的缝隙对试验检测的影响。
58.组合式密封条15为双层结构，组合式密封条15的外层为遇水膨胀橡胶16，组合式密封条15的内层为橡胶弹性密封垫17，使组合式密封条15具备一定的可压缩性和密封性能，其外层材料可与空气中介质发生化学、物理反应迅速发生膨胀，填充密实与空气接触到空间，当该物资处于受压状态时，会发生逆反应，回归到原有材料，保障管网结构内部真空度。
59.混凝土底板18和后焊底板12上均设有导轨侧墙11，温度控制系统包括集成器19和温度控制器6，集成器19安装于导轨侧墙11，集成器19包括加热器29和温度感应器30，加热器29和温度感应器30均与温度控制器6电性连接，加热器29和温度感应器30连续、多段分布于导轨侧墙11内部，加热器29三个为一组，配置一个温度感应器30监测集中温度。
60.柔性管节10和刚性管体27的内壁均设有数据采集器20，数据采集器20包括分布式光纤传感器、温度传感器和压力传感器，分布式光纤传感器、温度传感器和压力传感器均与
数据接收终端9电性连接，便于进行温度、压力等数据的采集，本发明中的分布式光纤传感器优先采用表贴式光纤光栅应变传感器-fbg应变计，温度传感器和温度感应器30优先采用贴片式pt100温度传感器铂热电阻，压力传感器优先采用meacon美控扩散硅压力变送器传感器。
61.温度控制系统用于检测和控制密封管节结构1和波浪形柔性管节结构2的温度；粒子释放仪器7用于向密封管节结构1和波浪形柔性管节结构2释放感应粒子；真空控制系统8用于调节拼装式低真空柔性管道内部的真空度；红外热成像仪3和3d3c piv系统4，红外热成像仪3和3d3c piv系统4分布于拼装式低真空柔性管道的两侧，用于监测拼装式低真空柔性管道内部感应粒子的位置以及变化状态；数据接收终端9用于接收并分析温度控制系统、粒子释放仪器7、红外热成像仪3和3d3c piv系统4的数据，判断拼装式低真空柔性管道内部应力、温度和气压的数据变化，确定拼装式低真空柔性管道的密封效果。
62.通过上述结构形成的实验装置，具备一定的拉伸、弯曲能力，有效保证低真空隧道结构的气密性的同时，能够提高隧道结构适应温度、压强等引发的不同变形能力，同时在大型低真空管网结构在实际低真空环境中的特殊工况，可以实现对低真空隧道管网结构实际环境的全面模拟，可对低真空运输环境下管网结构的气密性以及结构力学性能进行验证。
63.如图11所示，一种模拟低真空运输管网结构的实验装置的试验方法，包括以下步骤：
64.s1、拼装实验装置，通过数据接线阀门26完成数据采集器20与数据接收终端9电性连接，并将各个阀门关闭，保证此时拼装式低真空柔性管道的内部为完全封闭空间，打开3d3c piv系统4、红外热成像仪3和数据采集器20，静置一端时间，观测此时拼装式低真空柔性管道的密封效果；
65.s2、先将粒子释放仪器7内的感应粒子加热至红外热成像仪3观测到的温度，再打开粒子释放仪器7释放感应粒子，使感应粒子沿拼装式低真空柔性管道内进行自由散播，静置一端时间，通过3d3c piv系统4和红外热成像仪3监测拼装式低真空柔性管道内部感应粒子的位置以及变化状态，若存在密封效果较差时，通过观测感应粒子变化得到密封效果较差的位置，进行及时处理；
66.s3、若拼装式低真空柔性管道此时已处于密封状态，通过真空控制系统8开始吸取拼装式低真空柔性管道内的空气介质和感应粒子，通过3d3c piv系统4和红外热成像仪3观测拼装式低真空柔性管道内的空气介质和感应粒子的走向；
67.打开真空控制系统8，抽取管道结构内部空气介质以及感应粒子，同时通过数据接收终端9观察管道内部数据采集器20上压力的显示，当压力到达一定值时，试验人员可以操作真空控制系统8，不再抽取管道结构内部空气介质以及感应粒子，此时管道结构与外部气体没有气体交换，压力值停在一个固定值，同时可以通过真空控制系统8将管道外部气体传入管道内部，改变管道结构内部压力，试验人员可以通过上述操作实现不同真空压力值，如图10所示，展示了抽取气体时管道内部气压随时间变化。
68.管道内部负压会引起结构的应力应变和变形，试验人员可以通过分布式光纤传感器、温度传感器和压力传感器(气水压力)，观测管道内部应力、温度和气压数据的变化，由3d3c piv系统4和红外热成像仪3观测到隧道内部空气介质和感应粒子的分布，通过是否有内外气流的交换断定管网结构的密封效果。
69.s4、通过真空控制系统8，控制拼装式低真空柔性管道内部和外部气体的交换，调整至试验所需气压值；
70.温度控制系统可以拟态隧道结构超导线圈引起的温度变化，试验人员可以通过温度控制系统调整管道内部各段温度的变化，加热器29为3个一组，配置一个温度感应器30，通过温度控制器6，调整加热器29的加热温度，试验人员通过观测数据接收终端9上的温度显示，得到此时加热器29的实时温度。每个组的加热器29可以单独控制，试验人员通过温度控制器6控制每个组加热器29的温度，实时监测数据接收终端9上的温度显示，可以达到管道结构内部导轨侧墙11部位局部温度提升或者某段温度提升。
71.管道在内外温差下产生的温度应力以及应变通过分布式光纤传感器，压力传感器(气水压力)传至数据接收终端9，温度传感器可以检测管网结构的温度变化，由3d3c piv系统4和红外热成像仪3观测到隧道内部因为导轨侧墙11温度变化而引起的空气介质和感应粒子的分布变化以及隧道结构内部温度的变化，若由于温度变化而导致管网结构失稳，通过是否有内外气流的交换断定管网结构的密封效果。
72.s5、通过温度控制系统，控制拼装式低真空柔性管道内部的导轨侧墙11的温度，调整至试验所需温度环境；
73.试验人员可以通过波浪形柔性管节结构2底部的荷载控制系统22拟态灾害发生过程中引起的荷载和位移的变化。将管道结构两端进行固定，荷载控制系统22自身具备压力显示以及位移显示，将荷载控制系统22直接作用在柔性管节10上，两者相互作用情况下，力的参数不断增大，当力过大时，可以通过荷载控制系统22进行卸荷，减小之间的相互作用力；也可以观察位移显示，设定位移值，当管道结构在荷载控制系统22作用下达到所设定的位移值，荷载控制系统22自动停止工作，当位移过大时，同样可以通过荷载控制系统22进行卸荷，试验人员可以通过加载、卸荷的过程控制管道结构的变形。
74.管道变形引起的管网结构应力以及应变通过分布式光纤传感器，压力传感器(气水压力)传至数据接收终端9，温度传感器可以检测管网结构的温度变化，当荷载达到一定值时，管网结构会发生失稳，由3d3c piv系统4和红外热成像仪3观测到隧道内部因为荷载变化而引起的空气介质和感应粒子的分布变化，是否有内外气流的交换断定管网结构的破坏位置，并记录下此时各传感器参数的极限值作为该类型波浪形柔性管节结构2所能承载的极限破坏。
75.s6、通过变换波浪形柔性管节结构2的波纹数量，得到不同的波浪形柔性管节结构2，通过上述试验流程，得到最优结构类型。
76.波纹数量满足方程：
77.其中，n：波纹数量；l：柔性管节10长度；x：波纹波长。通过上述试验方案流程，制定出一定的评估流程，得到最优结构类型，为实际工程设计做出一定理论基础。
78.该试验方法步骤简单，不仅可以在大型低真空管网在低真空环境中的特殊工况，通过真空控制系统8、温度控制系统、荷载控制系统22营造真实的水土环境，特别是应对灾害时的工况进行模拟，可以对低真空隧道结构低真空、高温、水土压环境、灾害环境进行全面模拟，实验结果可对低真空运输环境下管网结构的气密性以及结构力学性能进行验证，为后续低真空管道在低真空磁悬浮运输中的应用提供基础数据支撑及技术支持，而且能够
找到适合低真空管网结构的波浪形柔性管节结构2，能够确保低真空隧道水密性、气密性，保证低真空隧道实验过程中的真空状态，同时确保低真空管网结构的韧性及全生命周期。
79.以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

技术特征：
1.一种模拟低真空运输管网结构的实验装置，其特征在于：包括一拼装式低真空柔性管道，所述拼装式低真空柔性管道包括间隔设置的密封管节结构和波浪形柔性管节结构；一温度控制系统，用于检测和控制所述密封管节结构和所述波浪形柔性管节结构的温度；一粒子释放仪器，用于向所述密封管节结构和所述波浪形柔性管节结构释放感应粒子；一真空控制系统，用于调节所述拼装式低真空柔性管道内部的真空度；一红外热成像仪和一3d3c piv系统，所述红外热成像仪和所述3d3c piv系统分布于所述拼装式低真空柔性管道的两侧，用于监测所述拼装式低真空柔性管道内部所述感应粒子的位置以及变化状态；和一数据接收终端，用于接收并分析所述温度控制系统、所述粒子释放仪器、所述红外热成像仪和所述3d3c piv系统的数据，判断所述拼装式低真空柔性管道内部应力、温度和气压的数据变化，确定所述拼装式低真空柔性管道的密封效果。2.根据权利要求1所述的一种模拟低真空运输管网结构的实验装置，其特征在于：所述密封管节结构包括混凝土底板和刚性管体，所述刚性管体呈半圆环状结构，所述刚性管体的拱脚位置设有水平向外延伸的拱脚钢板，所述混凝土底板的两侧对称设有预埋钢板，所述拱脚钢板与所述预埋钢板相互对齐，且通过法兰拼接螺栓固定连接，所述混凝土底板设有所述法兰拼接螺栓。3.根据权利要求2所述的一种模拟低真空运输管网结构的实验装置，其特征在于：所述波浪形柔性管节结构包括柔性管节和后焊底板，所述柔性管节呈波浪形结构，所述柔性管节的外侧设有波浪形管纹，所述柔性管节的拱脚位置设有水平向外延伸的所述拱脚钢板，所述后焊底板的外侧设有所述预埋钢板，所述拱脚钢板与所述预埋钢板相互对齐，且通过所述法兰拼接螺栓固定连接，所述后焊底板设有所述法兰拼接螺栓，所述波浪形柔性管节结构的底部设有荷载控制系统。4.根据权利要求3所述的一种模拟低真空运输管网结构的实验装置，其特征在于：所述拼装式低真空柔性管道的两端设有密封门，所述密封门之间通过所述法兰拼接螺栓连接，所述密封门上设有抽气阀门、粒子释放阀门和数据接线阀门，所述抽气阀门与所述真空控制系统电性连接，所述粒子释放阀门与所述粒子释放仪器电性连接，所述数据接线阀门与所述数据接收终端电性连接。5.根据权利要求3所述的一种模拟低真空运输管网结构的实验装置，其特征在于：所述刚性管体和所述柔性管节相互接触的位置均设有外延钢板，相邻两个所述外延钢板之间通过所述法兰拼接螺栓固定连接。6.根据权利要求5所述的一种模拟低真空运输管网结构的实验装置，其特征在于：所述预埋钢板、所述拱脚钢板、所述外延钢板和所述密封门均设有凹槽，所述凹槽内嵌入组合式密封条。7.根据权利要求6所述的一种模拟低真空运输管网结构的实验装置，其特征在于：所述组合式密封条为双层结构，所述组合式密封条的外层为遇水膨胀橡胶，所述组合式密封条的内层为橡胶弹性密封垫。
8.根据权利要求3所述的一种模拟低真空运输管网结构的实验装置，其特征在于：所述混凝土底板和所述后焊底板上均设有导轨侧墙，所述温度控制系统包括集成器和温度控制器，所述集成器安装于所述导轨侧墙，所述集成器包括加热器和温度感应器，所述加热器和所述温度感应器均与所述温度控制器电性连接。9.根据权利要求3所述的一种模拟低真空运输管网结构的实验装置，其特征在于：所述柔性管节和所述刚性管体的内壁均设有数据采集器，所述数据采集器包括分布式光纤传感器、温度传感器和压力传感器，所述分布式光纤传感器、所述温度传感器和所述压力传感器均与所述数据接收终端电性连接。10.如权利要求1～9中任一项所述的一种模拟低真空运输管网结构的实验装置的试验方法，其特征在于包括以下步骤：s1、拼装实验装置，通过数据接线阀门完成数据采集器与数据接收终端电性连接，并将各个阀门关闭，保证此时拼装式低真空柔性管道的内部为完全封闭空间，打开3d3c piv系统、红外热成像仪和数据采集器，静置一端时间，观测此时拼装式低真空柔性管道的密封效果；s2、先将粒子释放仪器内的感应粒子加热至红外热成像仪观测到的温度，再打开粒子释放仪器释放感应粒子，使感应粒子沿拼装式低真空柔性管道内进行自由散播，静置一端时间，通过3d3c piv系统和红外热成像仪监测拼装式低真空柔性管道内部感应粒子的位置以及变化状态，若存在密封效果较差时，通过观测感应粒子变化得到密封效果较差的位置，进行及时处理；s3、若拼装式低真空柔性管道此时已处于密封状态，通过真空控制系统开始吸取拼装式低真空柔性管道内的空气介质和感应粒子，通过3d3c piv系统和红外热成像仪观测拼装式低真空柔性管道内的空气介质和感应粒子的走向；s4、通过真空控制系统，控制拼装式低真空柔性管道内部和外部气体的交换，调整至试验所需气压值；s5、通过温度控制系统，控制拼装式低真空柔性管道内部的导轨侧墙的温度，调整至试验所需温度环境；s6、通过变换波浪形柔性管节结构的波纹数量，得到不同的波浪形柔性管节结构，通过上述试验流程，得到最优结构类型。

技术总结
本发明公开了一种模拟低真空运输管网结构的实验装置及试验方法，包括一拼装式低真空柔性管道，一温度控制系统，一粒子释放仪器，一真空控制系统，一红外热成像仪和一3D3C PIV系统，用于监测拼装式低真空柔性管道内部感应粒子的位置以及变化状态；一数据接收终端，用于接收并分析温度控制系统、粒子释放仪器、红外热成像仪和3D3C PIV系统的数据，判断拼装式低真空柔性管道内部应力、温度和气压的数据变化，确定拼装式低真空柔性管道的密封效果。本发明具备拉伸、弯曲能力，有效保证低真空隧道结构的气密性的同时，能够提高隧道结构适应温度、压强等引发的不同变形能力。压强等引发的不同变形能力。压强等引发的不同变形能力。


技术研发人员：王剑宏 夏志鹏 刘健 解全一 常洪雷
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/8/5