本发明涉及实验室环境模拟与性能评价加速试验，特别涉及一种风场用材料实验室耦合模拟加速试验装置及试验方法。
背景技术：
1、风能作为一种清洁能源，在近些年得到了快速的发展。未来几年风电装机量将保持稳步增长趋势，且风电开发逐渐向海上扩张。在风电装机数量增长和海上风电蓬勃发展的同时，风电机组向大型化发展，大型风电机组对其构件的安全可靠运行提出了更高的要求。而风电机组一般安装于偏远的地区，运行环境恶劣，长期受到风力的摩擦以及沙尘、盐雾、雨水、太阳辐照的冲击，导致风场设备容易出现腐蚀的部位，使得风场用材料在服役的过程中，长期曝露于自然环境中，面临恶劣的外界气象条件和复杂的交变载荷，特别是风电叶片用材料，极容易在风电叶片的前缘产生老化腐蚀等问题，不仅会影响叶片的前缘外形，影响叶片气动效率、发电效率，而且随着时间的推移，会导致整个叶片发生更为严重的损伤，对风电机组的安全运行带来隐患。因此，叶片的前缘防护是大型叶片开发中面临的一项重要挑战。但目前缺少对风场材料简便易行、综合模拟、准确可靠的加速评价装置及试验方法。
2、目前国内外一些高校和企业对风电叶片涂层耐雨蚀性能测试装置开展了一些研究，但针对风电叶片涂层的使用寿命评价并没有标准的测试方法。目前根据涂层的服役环境特点，主要是通过雨蚀性能对涂层防护寿命进行评价。因此目前部分试验装置主要是模拟风电叶片的旋转，结合雨水喷淋而实现雨蚀试验的目的。
3、例如：郭旭团队申请的《一种风电叶片雨蚀测试系统》(专利号为zl201911079992.0)、《一种模拟雨蚀测试环境围挡结构》(专利号为zl 202120229342.6)、《一种模拟雨蚀测试旋转台》(专利号为zl 202120229331.8)、《一种模拟雨蚀喷淋装置》(专利号为zl 202120198148.6)等一系列雨蚀相关专利。
4、杨鹏飞等申请的《一种风电叶片雨蚀测试舱》(专利号为zl202120013924.0)的雨蚀试验装置，吴旭艳等申请的《一种仿真动态雨蚀试验机》(专利申请号为zl202110454665.x)，张文豪等申请的《一种动平衡可调的高速雨蚀测试装置》(专利号为zl202122348368.5)，苗应刚等申请的《基于霍普金森压杆的多射流雨蚀加载装置及其方法》(专利申请号为zl 202310274200.5)，王文亮等申请的《风电机组叶片的防雨蚀控制方法、装置及风力发电机》(专利申请号为zl 202110045154.2)，张威等申请的《飞行器高速雨蚀实验装置》(专利号为zl 202321525300.2)，罗永键申请的《一种雨蚀试验装置及系统》(专利申请号为zl 202010726988.5)，李松梅等申请的《一种自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置及试验方法》(专利申请号为zl 202111136107.5)，刘伟等申请的《自馈式雨蚀预测装置、系统及方法》(专利申请号为zl 202111286892.2)等。
5、同时，风场材料性能检测技术是目前国际较为先进的技术，试验需要在高转速的条件下模拟降雨环境，对设备的平衡有较高的要求。目前国外相关设备厂商有丹麦polytech公司、德国movena公司和丹麦r&d公司，其中丹麦r&d公司的设备是标准化设备，但也只重于模拟雨蚀对材料性能的影响，未涉及综合环境的耦合模拟与影响。
6、在现有技术中，诸多该类试验装置往往只能模拟雨蚀环境试验，并主要关注水滴大小、多少对叶片雨蚀性能的影响，但鲜有关注综合环境耦合对材料老化腐蚀等性能的影响，如太阳辐照、海滨高盐气氛环境、西部高温风砂冲击、冬夏或昼夜温差冲击等综合环境，导致现有的试验装置以及试验方法难以模拟风场材料实际所处的综合环境。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明旨在提出一种风场用材料实验室耦合模拟加速试验装置及试验方法，以解决现有技术中试验装置只能模拟雨蚀环境试验，难以模拟风场材料实际所处的综合环境的问题。
2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
3、一种风场用材料实验室耦合模拟加速试验装置，包括试验舱，所述试验舱内设置高速旋转系统、雨水喷淋系统、盐雾喷发系统、固态物喷射系统、辐照系统、温度控制系统，所述高速旋转系统具有能够转动的旋转臂，所述旋转臂能够装载并固定试样，使得试样能够在高速旋转系统的带动下进行转动，所述雨水喷淋系统能够向试样喷淋雨滴，用于模拟降雨环境下的液体冲蚀，所述盐雾喷发系统能够向试样喷射盐雾，用于模拟盐雾环境下的盐雾腐蚀，所述固态物喷射系统能够向试样喷射冰雹和/或沙尘，用于模拟冰雹冲蚀和/或沙尘冲蚀，所述辐照系统能够提供氙灯或紫外辐照光线，用于模拟或加速太阳光辐照老化环境，所述温度控制系统用于对试样所处的环境温度进行调控，以模拟高低温交变环境。
4、进一步的，所述高速旋转系统包括电机、支撑结构、旋转台，所述电机的输出轴与旋转台连接，所述旋转台的外缘设置旋转臂，所述支撑结构与电机连接。
5、进一步的，所述旋转台为圆盘或圆形板，旋转台的圆心轴线与电机的输出轴共线。
6、进一步的，所述旋转台的外缘设置以圆周阵列形式布置的三个旋转臂，使得任意两个旋转臂之间的圆心角为120°；所述旋转台的圆心至旋转臂外缘的半径≥100cm。
7、进一步的，所述高速旋转系统的外围环绕设置围挡，所述围挡的高度大于试验空间所需的高度。
8、进一步的，所述雨水喷淋系统包括依次连通的雨水储液箱、蠕动泵、雨水喷淋器。
9、进一步的，所述雨水储液箱中存储的试验用水包括纯水、自来水、盐溶液、酸溶液中的至少一种。
10、进一步的，所述盐雾喷发系统包括依次连通的盐雾储液箱、气动泵、盐雾喷嘴；所述盐雾喷嘴被设置在雨水喷淋器与试样之间的空间中。
11、进一步的，所述固态物喷射系统包括依次连通的固态物储存箱、固态物传送装置、固态物喷射器；所述固态物喷射系统喷射的固态物包括冰雹和/或沙尘。
12、一种风场用材料实验室耦合模拟加速试验方法，用于所述的一种风场用材料实验室耦合模拟加速试验装置；所述试验方法包括：s1、在试样表面涂装涂层，并将试样置于温度为23±2℃，相对湿度为50±5％的环境下至少养护7天；
13、s2、检查试验前试样的表面状态，选择表面平整、涂层无缺陷的试样部位作为试验关注位置；s3、将试样装载并固定在旋转臂上；s4、根据试验需求的试验条件进行试验参数设置，然后开始多因素耦合老化加速试验；s5、在达到试验规定时长后，或者在试样表面出现破坏、涂层破损后，停止试验，取出试样，并对样品进行观察和评价。
14、相对于现有技术，本发明所述的一种风场用材料实验室耦合模拟加速试验装置及试验方法具有以下优势：
15、本发明所述的一种风场用材料实验室耦合模拟加速试验装置及试验方法，通过高速旋转系统带动试样高速转动，模拟风电叶片的高速运行状态，然后根据实际试验需求能够分别提供或同时提供降雨环境、盐雾环境、冰雹冲蚀、沙尘冲蚀、太阳光辐照老化环境、高低温交变环境等多种风场实际环境的模拟，实现对材料所处综合环境的模拟及耦合，不仅能够模拟真实环境中各因素的耦合作用对材料性能的综合影响，还能够满足加速材料老化的加速试验需求，从而实现模拟材料/涂层受不同风场环境耦合影响的性能退化过程研究和性能加速评价的目的，有助于实现对风场材料的全面、真实、可靠的快速测试与评价。
16、同时，本技术通过综合模拟自然环境下材料和涂层受到的环境因素耦合影响，从而能够有选择性地开展该环境下的风场材料老化性能加速评价，为材料和涂层的选型提供依据，同时为研究材料该环境下的老化机理和影响因素研究提供装置基础及试验数据支撑。
1.一种风场用材料实验室耦合模拟加速试验装置，其特征在于，所述试验装置包括试验舱(1)，所述试验舱(1)内设置高速旋转系统、雨水喷淋系统、盐雾喷发系统、固态物喷射系统、辐照系统(2)、温度控制系统，所述高速旋转系统具有能够转动的旋转臂(13)，所述旋转臂(13)能够装载并固定试样，使得试样能够在高速旋转系统的带动下进行转动，所述雨水喷淋系统能够向试样喷淋雨滴，用于模拟降雨环境下的液体冲蚀，所述盐雾喷发系统能够向试样喷射盐雾，用于模拟盐雾环境下的盐雾腐蚀，所述固态物喷射系统能够向试样喷射冰雹和/或沙尘，用于模拟冰雹冲蚀和/或沙尘冲蚀，所述辐照系统(2)能够提供氙灯或紫外辐照光线，用于模拟或加速太阳光辐照老化环境，所述温度控制系统用于对试样所处的环境温度进行调控，以模拟高低温交变环境。
2.根据权利要求1所述的一种风场用材料实验室耦合模拟加速试验装置，其特征在于，所述高速旋转系统包括电机(10)、支撑结构(11)、旋转台(12)，所述电机(10)的输出轴与旋转台(12)连接，所述旋转台(12)的外缘设置旋转臂(13)，所述支撑结构(11)与电机(10)连接。
3.根据权利要求2所述的一种风场用材料实验室耦合模拟加速试验装置，其特征在于，所述旋转台(12)为圆盘或圆形板，旋转台(12)的圆心轴线与电机(10)的输出轴共线。
4.根据权利要求3所述的一种风场用材料实验室耦合模拟加速试验装置，其特征在于，所述旋转台(12)的外缘设置以圆周阵列形式布置的三个旋转臂(13)，使得任意两个旋转臂(13)之间的圆心角为120°；所述旋转台(12)的圆心至旋转臂(13)外缘的半径≥100cm。
5.根据权利要求2所述的一种风场用材料实验室耦合模拟加速试验装置，其特征在于，所述高速旋转系统的外围环绕设置围挡(19)，所述围挡(19)的高度大于试验空间所需的高度。
6.根据权利要求1所述的一种风场用材料实验室耦合模拟加速试验装置，其特征在于，所述雨水喷淋系统包括依次连通的雨水储液箱(3)、蠕动泵(9)、雨水喷淋器(14)。
7.根据权利要求6所述的一种风场用材料实验室耦合模拟加速试验装置，其特征在于，所述雨水储液箱(3)中存储的试验用水包括纯水、自来水、盐溶液、酸溶液中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种风场用材料实验室耦合模拟加速试验装置，其特征在于，所述盐雾喷发系统包括依次连通的盐雾储液箱(4)、气动泵(5)、盐雾喷嘴(21)；所述盐雾喷嘴(21)被设置在雨水喷淋器(14)与试样之间的空间中。
9.根据权利要求1所述的一种风场用材料实验室耦合模拟加速试验装置，其特征在于，所述固态物喷射系统包括依次连通的固态物储存箱(18)、固态物传送装置(17)、固态物喷射器(16)；所述固态物喷射系统喷射的固态物包括冰雹和/或沙尘。
10.一种风场用材料实验室耦合模拟加速试验方法，其特征在于，所述试验方法用于权利要求1-9任意一项所述的一种风场用材料实验室耦合模拟加速试验装置；所述试验方法包括：
