[发明专利]一种中浅水同向波流制造方法及实验水槽

说明书

技术领域

本发明涉及港口、海岸及近海工程试验研究领域，具体涉及一种中浅水同向波流制造方法及实验水槽。

背景技术

21世纪是海洋的世纪，随着社会的高速发展，各国对能源的需求与日俱增。大力开采开发海洋油气已成为必然趋势，我国管辖海域内的油气资源十分丰富，特别是我国的南海，被誉为第二个“波斯湾”。近年来，为大力开发海洋资源，在近海海域修建了很多采油平台、钻井平台和铺设了大量的海底石油管线。近岸波浪是近岸海洋环境中最重要的动力因素之一，波浪向浅海传播过程中在海底地形、障碍物和水流等多种因素的影响下，将发生浅水变形、折射、绕射、反射、能量耗散及破碎等一系列复杂现象。尤其近岸波浪，是引起海洋污染物运移、海岸变迁和近岸水体交换的关键因素，直接关系到近岸工程建筑物的安全。另外海流也会对钻井隔水管、采油立管和系泊缆产生较大的诱导载荷，还会对海洋结构物的低频运动产生影响，特别是引发涡激振动，加速海洋结构物的疲劳破坏。因此，开展对结构物在波浪和海流作用下的实验研究非常必要。目前，能够造波、造流的装置主要有申请号为201010101913.4的一种规则波生成研究和教学用水槽，主要包括造波控制部分、波浪参数采集与分析处理部分和水槽结构，侧重于生成规则波；申请号为201010103635.6的旋转百叶门重力式内孤立波造波机，该装置适用于横向宽、垂向深的大型水槽内密度分层海洋中的大振幅内孤立波，针对的是生成海洋内孤立波；申请号为201120060588.1的一种双板式内孤立波造波装置，也是侧重于海洋内孤立波的生成；申请号为200810147663.0的多相流实验水槽，该装置主要针对水库泥沙异重流问题和污染物迁移扩散问题，侧重于渠道内多相流流动。

上述实验装置只能单独造波或造流，而实际海洋环境波流同时存在，因此，为了更加贴近真实的海洋环境，亟需要设计一套既可以单独造波，也可以单独造流，还可以同时造波流的多功能实验水槽，供教学和研究使用。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种中浅水同向波流制造方法及实验水槽，为研究结构物同时受到波、流作用的载荷响应提供实验平台。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种中浅水同向波流实验水槽，由水槽、承载钢梁、水库、分流通道、入流整流板、分流整流板、导流装置、入口闸门、造波机、造波板、出口闸门、侧流通道、尾部闸门、固定坡、弧形起降板、消波装置、尾部落水管、出口左落水管、出口右落水管、阀门、汇集管、储水箱、水泵、电磁流量计、供水管、水位测针、三角固定支架、升降器、横向滑轨、侧向滑轨、角度标尺和水深标尺组成。在水库两端开有对称折向水槽的分流通道，并在靠近供水管的出水口两侧对称位置安置入流整流板，在两侧翼的分流通道的入水口分别安装分流整流板，在分流通道靠近水槽处装有导流装置，水库还配有水位测针；水槽为钢制承载结构，槽壁为钢化玻璃，水槽一端由三角固定支架固定于地面，另一端由升降器来支撑；水槽前端安装有造波板，造波板与造波机相连接，水槽尾端开有侧流通道以及用于消波的固定坡、弧形起降板及消波装置，对应位置的水槽壁贴有角度标尺；消波装置为一整体结构，可进行更换；在水库的分流通道与水槽相接的位置安装有入口闸门，水槽尾端与侧流通道相接处安装有出口闸门，在固定坡前端安装有尾部闸门；水槽两边缘上方安装有两根横向滑轨和两根纵向滑轨；水槽侧壁贴有水深标尺；水槽的侧流通道末端连接出口左落水管和出口右落水管，落水管为可伸缩式；然后通过汇集管连接至储水箱；在安置消波装置的正下方水槽上开有圆形开口，与尾部落水管相连接，尾部落水管上安装有阀门，同样连至汇集管并通向储水箱；储水箱与供水管相连接，中间安装水泵，且水泵的出口处安装电磁流量计，供水管末端垂向伸入水库。

一种中浅水同向波流制造方法，实验水槽安装完成后，在储水箱中装满水，关闭尾部闸门，关闭尾部落水管上的阀门，开启入口闸门和出口闸门；开启水泵，水泵通过供水管从储水箱吸水向水库供水，通过调节入口闸门的开度来调节水库的液面高度，水库液面高度可由水位测针测得；通过调节出口闸门的开度来调节水槽液面的高度，水槽液面高度可由水深标尺测得；通过调节导流装置的导流板角度可以改变水流进入水槽的流向；水流流至水槽末端后，通过两侧侧流通道的出口左落水管和出口右落水管流入汇集管，经由汇集管流入储水箱；当水库的液面和水槽内的液面达到稳定的高度后，开启尾部闸门，并在水槽尾端安装消波装置；待水槽内的液面恢复稳定后，启动造波机，造波机推动造波板向前运动实现造波，通过控制造波机的推动频率及速度可生成规则波和不规则波；此时，即实现了水槽内波浪和海流的同时制造。