一种用于物理模型试验的河道地形自动生成系统的制作方法

本发明涉及工程水力学中的模拟仿真试验设备，特别涉及一种用于物理模型试验的河道地形自动生成系统。

背景技术：

目前工程水力学的研究由于其水流条件的复杂性和三维性，普遍采用物理模型试验的方法进行研究。物理模型试验的最重要的工作就是制作河道地形模型。制作河道地形模型通常采用的办法是先制作一个模型边墙，然后向模型边墙充填河沙，然后制作河道断面。河道断面的制作采用有机玻璃板。有机玻璃板需要先画好河道断面形状，然后将有机玻璃板插入沙中，确定好河道断面的高程，然后依照河道断面形状打上水泥面，最后把所有河道断面用水泥面连起来，河道地形模型的制作就完成了。

图18至29为现有技术中的一种有机玻璃式河道地形模型。图18中示出了有机玻璃式河道地形模型的顶面，cs11至cs20代表有机玻璃式河道地形模型的十个截面。图19至28示出了cs11至cs20截面的河道断面形状。图29为cs16断面的结构示意图。有机玻璃式河道地形模型的河道断面形状受有机玻璃的形状控制。从图29中可看出，有机玻璃式河道地形模型的河道断面包括有机玻璃板、河沙层和水泥层，有机玻璃板的形状是按照所需的河道断面形状预制的，有机玻璃板布置在河沙层与水泥层之间。河沙层是在有机玻璃板布置好之后填充的，水泥层是在有机玻璃板的高程确定好之后铺设的。

现有技术中的有机玻璃式河道地形模型的技术缺陷在于：通用性差，无法重复使用，施工时间长且浪费人力和物料。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于物理模型试验的河道地形自动生成系统，可克服河道地形模型通用性差和无法重复利用的技术问题。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

一种用于物理模型试验的河道地形自动生成系统，包括表面层和若干高程控制器；表面层为防水材质；高程控制器包括顶杆，表面层覆盖各个高程控制器，顶杆竖立地支撑表面层，顶杆能通过伸缩来改变自身高度。

作为改进，一种用于物理模型试验的河道地形自动生成系统还包括控制中心，高程控制器还包括伺服电机；控制中心与各个伺服电机电连接。

作为改进，表面层为高分子材料。

作为改进，表面层上设有若干表面颗粒，表面颗粒分布在表面层的顶面。

作为改进，表面层包括若干表面单元，各个表面单元的边缘相互搭接形成表面层，各个表面单元上分别设有尺寸不同的表面颗粒。

作为改进，各个表面单元之间通过玻璃胶粘接实现相互搭接。

作为改进，各个表面单元的边缘的搭接重合处的尺寸不小于20cm。

有益效果：高程控制器能通过驱动顶杆伸缩来改变顶杆的高度，进而实现不同高程的模拟。表面层为防水材质，在高程控制器的支撑下能形成各种形状的河道地形模型，具有良好的通用性，能实现重复利用。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的cs1截面的结构示意图；

图3为本发明实施例的cs2截面的结构示意图；

图4为本发明实施例的cs3截面的结构示意图；

图5为本发明实施例的cs4截面的结构示意图；

图6为本发明实施例的cs5截面的结构示意图；

图7为本发明实施例的cs6截面的结构示意图；

图8为本发明实施例的cs7截面的结构示意图；

图9为本发明实施例的cs8截面的结构示意图；

图10为本发明实施例的cs9截面的结构示意图；

图11为本发明实施例的cs10截面的结构示意图；

图12为本发明实施例的a截面的结构示意图；

图13为本发明实施例的第一种表面单元；

图14为本发明实施例的第二种表面单元；

图15为本发明实施例的第三种表面单元；

图16为本发明实施例的第四种表面单元；

图17为本发明实施例的第五种表面单元；

图18为现有技术中的一种有机玻璃式河道地形模型的结构示意图；

图19为有机玻璃式河道地形模型的cs11截面的形状示意图；

图20为有机玻璃式河道地形模型的cs12截面的形状示意图；

图21为有机玻璃式河道地形模型的cs13截面的形状示意图；

图22为有机玻璃式河道地形模型的cs14截面的形状示意图；

图23为有机玻璃式河道地形模型的cs15截面的形状示意图；

图24为有机玻璃式河道地形模型的cs16截面的形状示意图；

图25为有机玻璃式河道地形模型的cs17截面的形状示意图；

图26为有机玻璃式河道地形模型的cs18截面的形状示意图；

图27为有机玻璃式河道地形模型的cs19截面的形状示意图；

图28为有机玻璃式河道地形模型的cs20截面的形状示意图；

图29为有机玻璃式河道地形模型的cs16截面的结构示意图。

具体实施方式

参照图1至29，一种用于物理模型试验的河道地形自动生成系统，包括表面层1和若干高程控制器2；表面层1为防水材质；高程控制器2包括顶杆，表面层1覆盖各个高程控制器2，顶杆竖立地支撑表面层1，顶杆能通过伸缩来改变自身高度。

作为优选，一种用于物理模型试验的河道地形自动生成系统还包括控制中心，高程控制器2还包括伺服电机；控制中心与各个伺服电机电连接。

作为优选，表面层1为高分子材料。

作为优选，表面层1上设有若干表面颗粒3，表面颗粒3分布在表面层1的顶面。

作为优选，表面层1包括若干表面单元4，各个表面单元4的边缘相互搭接形成表面层1，各个表面单元4上分别设有尺寸不同的表面颗粒3。

作为优选，各个表面单元4之间通过玻璃胶粘接实现相互搭接。

作为优选，各个表面单元4的边缘的搭接重合处的尺寸不小于20cm。

关于表面层1，表面层1可选用现有技术中的各种能变形且具有一定的结构支撑强度的材料实现。

关于高程控制器2，本实施例的高程控制器2可通过驱动顶杆伸缩来改变顶杆的高度，实现不同高程的模拟。

高程控制器2能通过驱动顶杆伸缩来改变顶杆的高度，进而实现不同高程的模拟。表面层1为防水材质，在高程控制器2的支撑下能形成各种形状的河道地形模型，具有良好的通用性，能实现重复利用。

关于控制中心，本实施例的控制中心为工控机，可输入和处理所需的河道表面形状信息，并能转换为空间坐标，通过伺服电机来驱动顶杆运动到特定的高度，以模拟所需的河道地形。

关于表面层1，本实施例的表面层1为高分子模型布，具有变形能力、防水性能和一定的支撑能力，能模拟不同形状的河道地形。

关于表面颗粒3，本实施例的表面颗粒3具在表面层1上凸起，能模拟不同粗糙度的河道地形。

关于表面单元4，各个表面单元4可通过搭接来实现不同粗糙度的河道地形局部，有利于提高河道地形模型的仿真度。图13至17示出了五种不同粗糙度的表面单元4，各个表面单元4上设有不同尺寸的表面颗粒3。

关于玻璃胶，玻璃胶具有良好的防水性能，能防止表面层1漏水。玻璃胶还可用现有技术中的其他防水胶剂替代。

关于搭接重合处，搭接重合处的尺寸不小于20cm，具有良好的结构强度和防水性能。

图1至17示出了本技术方案的结构示意图。图1中的cs1至cs10代表河道地形模型的十个截面。图2至11分别示出了cs1至cs10的各个截面的结构示意图。图12示出了图1的a截面的结构示意图。本实施例的各个高程控制器2在表面层1的下方纵向和横向阵列布置。

图18至29示出了现有技术中的一种有机玻璃式河道地形模型。图18中示出了有机玻璃式河道地形模型5的顶面，cs11至cs20代表有机玻璃式河道地形模型5的十个截面。图19至28示出了cs11至cs20截面的河道断面形状。图29为cs16断面的结构示意图。有机玻璃式河道地形模型5的河道断面形状受有机玻璃的形状控制。从图29中可看出，有机玻璃式河道地形模型5的河道断面包括有机玻璃板6、河沙层7和水泥层8，有机玻璃板6的形状是按照所需的河道断面形状预制的，有机玻璃板6布置在河沙层7与水泥层8之间。河沙层7是在有机玻璃板6布置好之后填充的，水泥层8是在有机玻璃板6的高程确定好之后铺设的。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。