[发明专利]一种旋转式多功能明渠试验装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种旋转式多功能明渠试验装置，属于水利试验技术领域，实现在同一实验平台研究堰流、闸孔出流、圆柱绕流、明渠水跃和水跌以及丁坝、顺坝和锁坝附近的水流脉动压强等水流现象。

背景技术：

明渠水流实验在水利工程的建设和学科发展中占有重要的地位，水工模型实验是研究水力要素及水流现象的基本方法，堰流、闸孔出流、明渠水跃和水跌以及水工建筑物附近水流脉动压强等水流现象是高等院校水力学和流体力学课程的主要研究内容，观察实际水流现象可以验证水力学基本理论，增强感性认识，巩固理论知识。然而，现有的明渠实验装置存在设备体积大、占用实验室面积多，成本高的不足，致使配置的实验装置台套数都较少，一个实验装置一般也只能完成一类实验项目，难以满足实验教学需要，严重影响实验教学进度。本发明采用旋转方式创造性地将多种水力学明渠试验集为一身，能够节省大量实验室场地和空间，减少水泵数量，节约实验成本，克服了实验装置功能单一而占地面积大等缺点，为水力学实验的开展提供了新的思路。

发明内容：

本发明的目的：

提供一种旋转式多功能明渠试验装置，解决现有明渠试验装置功能单一、占地大、成本高等缺陷。装置的特殊设计实现了在一个水箱和一段固定明渠组成的实验平台上开展多种水力学明渠试验的目的，不仅节约水泵和水箱，而且节省占地面积和空间，适应性强，应用前景广阔。

本发明的技术方案：

旋转式多功能明渠试验装置由水箱、水泵、压力管道、消能罩、挡板、明渠水槽、回水渠道、水槽固定翼、旋转轴、支架、测针滑动架、活动水位测针、刻度尺等构成。

上述水箱分为两层三箱，下层为储水箱，上层由调节流量的有机玻璃挡板隔开，左侧为溢水过渡箱，右侧为稳水箱（明渠源头），储水箱中的水泵通过压力管道与消能罩相连，有机玻璃挡板可以在挡板滑动槽中上下滑动调节稳水箱水量的水位。固定明渠由梯形截面的明渠出水槽和弧形截面回水渠道组成，回水渠道底面由右向左为楔型曲面，出口端为测量实验流量的三角量水堰，出水槽和回水渠道之间是明渠试验水槽底床。旋转明渠由两端支架支撑，固定在旋转轴上，有四个对称的明渠水槽，水槽之间由30°弧形固定翼连接，槽底与旋转轴之间有四条回水渠道，对称明渠水槽每次旋转90°后，恰好与固定明渠装置完全吻合，从水箱出口到旋转明渠末端，明渠连接为一个整体，相应的回水渠道也连接为一整体，并与水箱相通，组成一个可循环系统。旋转明渠底坡可调节，不同的明渠水槽中可设置不同的水工建筑物用来完成不同的实验项目。

附图说明：

图1是本发明的一个结构示意图。

图2是图1中可旋转对称明渠水槽两端横截面图。

图中：1－旋转明渠水槽；2－明渠水槽底床；3－水槽固定翼；4－回水渠道进口；4^*－回水渠道出口（三角量水堰）；5－旋转轴；6－升降阀；7－支架；8－水泵；9－压力管道；10－刻度尺；11－储水箱；12－消能罩；13－溢水回流管；14－溢水过渡箱；15－挡板滑动槽；16－有机玻璃挡板；17－稳水箱（源头）；18－梯形水流出口；19－固定明渠水槽；20－水槽衔接缝（卡槽）；21－活动水位测针；22－测针滑动架；23－旋转轴凹槽。

具体实施方式：

如图1～2所示，该装置主体由水箱段、固定明渠段和旋转明渠段组成，材料为有机玻璃，另外还包括活动水位测针、旋转明渠支架和旋转轴等。

水箱段分为两层三箱，下层为储水箱11，储存足够的水量，储水箱中的水泵8通过压力管道9与消能罩12相连；上层由调节流量的有机玻璃挡板16隔开，右侧为稳水箱（明渠源头）17，消能罩12固定在稳水箱底部并与之相通，左侧为溢水过渡箱14，有机玻璃挡板在挡板滑动槽15中上下滑动调节稳水箱流量的水位，过量的水将跃过挡板流入溢水过渡箱14，并通过溢水回流管13返回储水箱11。

固定明渠段起始端与稳水箱17的梯形水流出口18以及储水箱11的回水渠道出口4^*固定并相通，固定明渠水槽19末端通过水槽衔接缝20和橡胶密封圈与旋转明渠水槽1左端某一明渠水槽相连接，固定明渠水槽19的床面也相应地与旋转明渠水槽底床2连接为一整体。固定明渠段的回水渠道底面为由右向左的楔型曲面，回水渠道出口4^*为测量实验流量的三角量水堰。