[发明专利]基于垂向多层控制的内波造波系统及其控制方法

摘要

本发明涉及水动力学实验研究的技术领域，更具体地，涉及基于垂向多层控制的内波造波系统及其控制方法，用于在水槽或水池生成高精度的内波。基于垂向多层控制的内波造波系统，其中，包括水槽、产生非线性波浪控制信号的计算机控制驱动系统、机械传动系统与垂向造波板；其中水槽内为密度不同的两层液体。本发明通过分别控制两个双板垂向造波机，对不同密度的两层流体输入不同的非线性垂向速度分布，实现在水槽或水池中的内波模拟，并具有较高的准确度和精度，满足不同试验测试的要求。

主权项

1.基于垂向多层控制的内波造波系统，其特征在于，包括水槽和两组双板联动垂直造波机，其中水槽内为密度不同的两层液体；所述的水槽包括上部水槽（001）和下部水槽（002），所述的上部水槽位于下部水槽的上方且二者相互连通；分别控制两个双板垂向造波机，对不同密度的两层流体输入不同的非线性垂向速度分布，所述的两组双板联动垂直造波机分别扰动上部水槽内和下部水槽内的水；在任意一组双板联动垂直造波机内包括产生非线性波浪控制信号的计算机控制驱动系统、机械传动系统与垂向造波板；所述的计算机控制驱动系统连接机械传动系统，机械传动系统连接垂向造波板；所述的计算机控制驱动系统包括电机、信号处理单元（1）、与信号处理单元（1）连接的控制单元（2）、与控制单元（2）连接的直线电机驱动单元（3）、与直线电机驱动单元（3）连接的直线电机机构（30）；所述的机械传动系统包括与电机连接的滑块机构（5）、对滑块机构（5）导向的导轨机构（6）、与滑块机构（5）连接的连杆机构（7），连杆机构（7）连接垂向造波板；所述的机械传动系统还包括基架（4），导轨机构（6）的两端固定于基架（4）上，所述的滑块机构（5）包括第一滑块（51）、第二滑块（52）、第三滑块（53），导轨机构（6）包括第一导轨（61）、第二导轨（62）、第三导轨（63），连杆机构（7）包括第一连杆（71）、第二连杆（72）、第三连杆（73）；所述的直线电机机构（30）包括第一直线电机（31）、第二直线电机（32）、第三直线电机（33）；第一直线电机（31）连接第一滑块（51），第一滑块（51）连接第一连杆（71），第一滑块（51）沿第一导轨（61）轴向移动；第二直线电机（32）连接第二滑块（52），第二滑块（52）连接第二连杆（72），第二滑块（52）沿第二导轨（62）轴向移动；第三直线电机（33）连接第三滑块（53），第三滑块（53）连接第三连杆（73）；第三滑块（53）沿第三导轨（63）轴向移动；所述的第一连杆（71）一端与第一滑块（51）铰接，另一端设有第一铰接部（101），第二连杆（72）一端与第二滑块（52）铰接，另一端设有第二铰接部（102），第三连杆（73）一端与第三滑块（53）铰接，另一端设有第三铰接部（103）；所述的垂向造波板包括设于上部的第一垂向造波板（100）、设于下部的第二垂向造波板（200），第一垂向造波板（100）上部连接第一铰接部（101），下部连接第二铰接部（102），第二垂向造波板（200）上部连接第二铰接部（102），下部连接第三铰接部（103）；所述的基架（4）上还设有基架限位部（41），连杆机构（7）穿过基架限位部（41）；基架限位部可对连杆机构的上下摆动位置进行限位，使其在规定的轨迹内运动；位于上部水槽的最下一根杆和位于下部水槽的最上一根杆只能做水平运动。