具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行了详细说明。

具体实施例一：

根据图1至图3所示，本发明提供一种用于雨雪荷载耦合模拟的试验装置，所述装置包括：淋雨系统、供水系统、控制系统、吹雪系统和振动降雪系统，所述控制系统控制供水系统向淋雨系统供水，吹雪系统在低温环境下直接生成雪颗粒，振动降雪系统通过振动播撒装置，将雪播撒在试验段内，用以模拟天空降雪。

吹雪系统可在低温环境下直接生成雪颗粒，用于吹雪试验；振动降雪系统通过振动播撒装置，可将事先准备好的雪播撒在试验段内，用以模拟天空降雪。

淋雨系统用于模拟自然降雨；供水系统为系统提供水源，保证供水水质和水量；控制系统实现雨强的调节，并进行监测，实现整套系统的闭环控制。主要工作设备由离心泵、变频器、降雨喷嘴、压力变送器，流量计、电子雨量计，供水管路和方钢支架等组成。

本发明的工作过程和工作原理是：造雪时，自来水首先经过预处理，再经二级反渗透加电去离子(EDI)，满足喷雾水指标。纯水经过电加热至40℃，用计量泵以工作压力0～0.5MPa送至喷雾装置上的喷嘴使用。为了防止进入喷雾系统的水过热，将超纯水箱的冷水与电加热水箱的热水混合，再通过计量泵送入喷雾耙，从而达到降低水温的目的。另外，设备配置了回水管路，将喷雾耙的回水和从计量泵出来的多余用水通过微调阀管路送回水箱播撒降雪装置设计的重点在于保证降雪的均匀性。以往试验均采用单层条形振动播撒装置，颗粒播撒均匀度存在很大问题，为尽力保证降雪的均匀性，本试验系统振动播撒装置采用面状双层筛网，通过首层筛网左右振动筛选，使颗粒初步均匀地散落在二层筛网，后通过上下振动，实现颗粒的均匀播撒。

以降雨覆盖面积和雨强为核心参数，供水系统采用水压和水量双级精调，以流量计水流量数据为主控反馈，最终实现试验区雨强的精确且均匀覆盖。

所述控制系统采用电磁阀，所述淋雨系统包括降雨喷嘴和降雨架，所述供水系统包括水箱、增压水泵和流量调节阀，所述水箱的进水管路连接增压水泵，所述增压水泵的回水管路连接流量调节阀，所述流量调节阀的的回水管路连接水箱；

所述增压水泵的进水管路连接电磁阀，所述电磁阀连接降雨喷嘴。

所述吹雪系统采用核子器、吹雪架和造雪机，所述造雪机、吹雪架和核子器连接增压水泵的进水管路，所述核子器的雾化水输出端连接吹雪架，所述造雪机的雪颗粒输送路径输出雪颗粒至振动降雪系统。

所述电磁阀包括第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀，所述第一电磁阀连接小雨模拟水管路，所述第二电磁阀连接中雨模拟水管路，所述第三电磁阀连接大雨模拟水管路。

所述装置还包括空气压缩机，所述空气压缩机供气端连接核子器，通过空气压缩机将喷嘴和管路内的水吹干。

所述装置还包括软化装置，水箱中的水先经过过滤器过滤，并经过软化装置进行软化水源。

所述吹雪架包括空气开关阀、空气过滤器、空气调节器和压力表、空气雾化喷嘴、液压调节器和压力表、液体过滤器和液体开关阀；

空气通过空气开关阀，空气开关阀连接空气过滤器，空气过滤器连接空气调节器和压力表，所述空气调节器和压力表连接空气雾化喷嘴，

液体进入液体开关阀，液体开关阀连接液体过滤器，液体过滤器连接液压调节器和压力表，液压调节器和压力表连接空气雾化喷嘴。

吹雪试验时，吹雪模块安装在试验段的喷口进行水平吹雪，吹雪模块和喷口采用法兰连接与固定。吹雪试验开始时，由水处理中心提供试验用水，由增压泵增压后经由高压软管输送至吹雪架，吹雪架首先开启核子器形成雾化环境，再根据控制面板上的预设程序，根据降雪量，调节增压水泵提供的供水量，经由风洞风扇提供的高速气流，强迫小液滴与试验环境的冷空气进行热交换，小液滴降温结晶，形成试验降雪。

降雪试验时，采用已经储存的定量的雪进行模拟试验，利用播撒装置使雪晶颗粒能够均匀降落到试验段，从而完成降雪模拟。振动播撒装置由振动控制仪、振动盘(含送料漏斗)和两层筛网组成，振动控制仪可通过调节振动频率来控制进料速度。振动盘料斗下设有脉冲电磁铁，可使料斗作垂直方向振动，由倾斜的弹簧片带动料斗绕其垂直轴做扭摆振动。料斗内颗粒，由于受到振动而沿螺旋轨道上升，在上升的过程中经过一系列轨道的筛选或者姿态变化，使颗粒能够按要求呈统一状态自动进入到筛落装置中。第一层筛网选用网格孔径尺寸较大，初步选择为第二层网格孔径的2倍，通过控制筛网左右晃动，从而使雪晶颗粒滴落到第二层网格上方，并基本能够均匀分布，再通过第二层筛网的上下振动，使雪晶颗粒能够均匀降落到试验段，从而完成降雪模拟。

基于PLC编程变频器控制水泵电机的供电频率，通过流量控制和压力控制调节雨量大小，稳定降雨强度，并采用专业的降雨喷嘴喷射的方式进行降雨模拟。首先，由供水中心提供经过过滤器过滤，并经过软化装置软化的水源，由变频水泵输送软化水，采用流量调节阀调节支管路的流量，利用流量计监测主管路的流量，实现系统流量调节。通过调压阀控制管路的压力，使喷嘴端的压力达到工作压力状态。通过电磁阀控制喷嘴端管路的打开和关闭。试验完成后，为了避免管路的结冰堵塞和锈蚀，需将管路中的残水排出，因此采用压缩空气扫气装置，将喷嘴及附近管路内的水吹干。

本发明提出的一种用于雨雪荷载耦合模拟的试验装置所能达到的技术指标为：1)风吹雪装置能够实现试验段内均匀的颗粒播撒，保证风吹雪环境的均匀度；2)吹雪强度为30-150mm/h，能够真实模拟从小雪至暴雪的吹雪环境；3)吹雪面积为2m×1.5m，能够实现大面积播撒，保证大缩尺比模型试验的可行性；4)降雪装置通过双层筛网的设置，能够实现雪颗粒的均匀播撒；5)降雪强度能够模拟小雪至暴雪各自然条件下的降雪环境，降雪面积2m╳5m。6)降雨强度：5～120mm/24h(±2mm/24h)，可调；7)无风条件下降雨均匀度：＞0.7；8)降雨面积达到2m×6m；9)可连续降雨时间：1h；10)控制系统实现雨强的调节，并进行实时监测，实现整套降雨子系统的闭环控制。

以上所述仅是一种用于雨雪荷载耦合模拟的试验装置的优选实施方式，一种用于雨雪荷载耦合模拟的试验装置的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于该思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本发明的保护范围。