[发明专利]一种海洋洋流模拟实验装置

说明书

本发明公开了一种一种模拟海洋洋流实验装置及方法，属于实验室模拟海洋流场技术领域。本发明在主流道和上流道，所述的主流道和上流道内设有导流板，所述的导流板可以调节导流角度，所述的上流道通过轴承和挡环与主流道连接，所述的上流道通过传动齿轮组与电机连接，所述的主流道后部设有升降平台，所述的升降平台上设有多孔平台。本发明主要解决了实验室内模拟海洋工程设备在复杂海洋洋流环境下的相似实验。

技术领域

本发明设计一种模拟海洋洋流实验装置，具体地说设计一种在实验室中模拟海洋流场中存在的不同水深而表现出海水流速、流态不同的特性的实验装置。

背景技术

随着海洋资源开发区域的不断扩大，各类海洋工程设备在工程实践中面临的海洋工况日益严峻。在海洋开发的热点海域比如中国南海、墨西哥湾海域等，半潜式平台、海底采矿以及正在大力研发的海洋天然气水合物开采设备等海工装备都将面临各种极端海况的考验，其中海洋洋流的影响是不可忽视的一个因素。

在海洋等自然水体中流速、流态的分布非常复杂，尤其是海洋中海底的流速、流态与海面流速、流态通常呈现很大差距，这对在这种复杂流场内工作的工程装备的稳定性提出了挑战。在实验室建立能够表现海洋洋流速度随深度不断变化的模拟流场就显得尤为重要。

1932年美国海滩侵蚀管委会(the Beach Erosion Board)建造了世界上第一台规则波波浪水槽，由此展开了实验水槽的研究与应用。法国Sogreah试验所研制的分段式造波机，推动了实验室内波浪发生技术的发展。

目前，国内实验室为模拟这样的洋流实验通常选择建立大型水槽或水池，海洋工程水槽或水池所用的造波设备一般是摇板式造波机或者推板式造波机，占地面积大，建造成本高昂，对于开展海洋工程装备在复杂的洋流环境中的各项性能指标的模拟实验造成了一定的影响。

鉴于上述情况，一个能低成本，高效率地够模拟海洋洋流的工作环境的实验装置对海洋工程装备的开发、制造和测试都有重大意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种海洋洋流模拟实验装置及其使用方法。该装置主要是模拟海洋洋流在不同深度而表现出海水流速、流态不同的特性的实验装置。能够低成本，高效率的模拟洋流流场环境，能低成本的测试海洋工程装备在海洋洋流中受力情况。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种海洋洋流模拟实验装置包括主流道、导流板、可拆卸挡板、轴承、挡环、电机、电机支架、传动齿轮组、上流道、伸缩探针、多孔平台、升降器组、主流道支架、上流道转动支架；主流道由一个大口长方体钢化玻璃管道作为入口通过连接通道连接一个小口长方体钢化玻璃管道；小口长方体钢化玻璃管道中间开有一个圆形开口；若干导流板安装在主流道连接通道内；可拆卸挡板安装在主流道小口长方体管道中间开口上方；轴承安装在主流道小口长方体管道中间开口外部，通过挡环定位，挡环紧贴轴承，通过铆钉固定在主流道小口长方体管道中间管壁外部；电机支架固定在主流道小口长方体管道外部前端；电机竖直安装在电机支架上，驱动上方的传动齿轮组；传动齿轮组的主动轮连接电机，从动轮连接上流道；上流道安装在主流道圆形开口上方；伸缩探针安装在导流板后部一定距离的管道上；升降器组安装在主流道下侧与主流道圆形开口垂直的位置；多孔平台安装在升降器组上方；主流道支架安装在主流道下方；上流道转动支架安装在上流道后端下方。

由于采用了上述结构，主流道入口与供水管道连接，使用离心泵提供稳定速度的水流，根据所需要模拟的实际情况调节离心泵转速从而调节入口水流速度。水流通过导流板的作用速度产生变化，形成流体速度层次变化的流场模拟，海洋洋流的状态。伸缩探针用于测量任意深度的流场流速，在进行实验时可将探针收回，避免对流场造成干扰，影响实验的准确性。上流道可以模拟海洋洋流中某些层段流场流向不同的状态，通过轴承和挡环支撑上流道，并使上流道可以转动。主流道出口连接水箱，水箱同时作为水源向离心泵提供足量的实验用水，整个实验装置实现循环用水，有效降低模拟实验成本。