可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗裝置。本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制成維護成本較低的可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗裝置，其特征在于：具有試驗水槽，該試驗水槽一端接整流槽，整流槽內(nèi)安裝有造波機，所述試驗水槽另一端接消波裝置，消波裝置經(jīng)輸水管道連通所述造波機，該輸水管道上安裝有水流再驅(qū)動裝置和流量監(jiān)控裝置。本發(fā)明適用于近海結(jié)構(gòu)進行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化、基礎(chǔ)防沖刷的室內(nèi)模型試驗。
【專利說明】
可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗裝置。適用于近海結(jié)構(gòu)進行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化、基礎(chǔ)防沖刷的室內(nèi)模型試驗。【背景技術(shù)】
[0002]近年來，我國海洋工程如近海風電場、海上平臺等得到了大力的發(fā)展，以近海風電場為例，其主要的結(jié)構(gòu)形式通常為單粧式、導(dǎo)管架式及重力式。在風電場建設(shè)、運營過程中， 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式受到波浪、海流等動力荷載作用，需要開展大量的研究工作，分析結(jié)構(gòu)的短期及長期流體動力特性。
[0003]目前常采用數(shù)值仿真和室內(nèi)模型試驗的方法開展研究工作，數(shù)值仿真方法常受限于計算本構(gòu)模型、計算參數(shù)設(shè)置等因素，其計算可靠性通常仍需與室內(nèi)模型試驗進行對比驗證?，F(xiàn)有的室內(nèi)模型試驗通常在可制造波浪的室內(nèi)水槽中開展，傳統(tǒng)的室內(nèi)水槽主要存在以下缺點:
[0004]1.水槽尺寸較大，制造和維護費用較高；
[0005]2.需要配備專門的配套設(shè)備，如水庫、水循環(huán)系統(tǒng)等；[〇〇〇6] 3.設(shè)備的消波裝置較復(fù)雜，且消波效果不盡理想。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:針對上述存在的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制成維護成本較低的可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗裝置。
[0008]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗裝置，其特征在于:具有試驗水槽，該試驗水槽一端接整流槽，整流槽內(nèi)安裝有造波機，所述試驗水槽另一端接消波裝置，消波裝置經(jīng)輸水管道連通所述造波機，該輸水管道上安裝有水流再驅(qū)動裝置和流量監(jiān)控裝置。
[0009]所述造波機包括與輸水管道連通的蓄水艙和用于產(chǎn)生波浪的推板；
[0010]所述蓄水艙靠近試驗水槽側(cè)的艙壁下端開口，并在開口處安裝有擋板，擋板上端經(jīng)轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動安裝于蓄水艙艙壁；
[0011]所述推板設(shè)置于蓄水艙外側(cè)、蓄水艙開口的上方位置，該推板連接可控制推板上下移動的動作機構(gòu)。
[0012]所述動作機構(gòu)包括伺服調(diào)頻電機，該伺服調(diào)頻電機的轉(zhuǎn)軸經(jīng)曲柄連桿連接所述推板。
[0013]所述消波裝置包括與所述試驗水槽連通的消波池，消波池具有池壁I和半圓池壁， 池壁I位于遠離試驗水槽側(cè)，該池壁I兩端經(jīng)半圓池壁連接試驗水槽槽壁；
[0014]所述消波池底部設(shè)有與所述輸水管道連通的通孔，通孔設(shè)置于半圓池壁與試驗水槽槽壁相連處；
[0015]所述通孔的靠近試驗水槽側(cè)、沿通孔邊緣設(shè)置弧形擋流板，且弧形擋流板一端連接試驗水槽槽壁。
[0016]所述整流槽由遠離試驗水槽端到與試驗水槽連接端其截面逐漸減小。
[0017]所述試驗水槽兩側(cè)的槽壁為透明玻璃板。
[0018]所述水流再驅(qū)動裝置為水栗。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:
[0020] 1.通過造波機和整流槽可以產(chǎn)生流態(tài)穩(wěn)定均勻的波浪，利于開展精細化的試驗研究。造波機通過調(diào)整變頻電機的工作頻率及與轉(zhuǎn)軸相連的曲軸連桿的尺寸，可以實現(xiàn)按試驗要求對制造波浪的波高、周期進行調(diào)整；
[0021] 2.消波裝置結(jié)構(gòu)簡便，可根據(jù)試驗工況調(diào)整弧形擋流板的張開角度及出水口的水流速度，可以達到較好的消波效果；
[0022] 3.水流通過通孔經(jīng)過水流再驅(qū)動裝置進行增壓，通過管道進入蓄水艙循環(huán)使用， 可有效利用水資源。此外，管道上布置有流量監(jiān)測裝置，可據(jù)此針對不同的試驗工況動態(tài)調(diào)整水流再驅(qū)動裝置的工作效率，確保造波機正常工作?！靖綀D說明】[〇〇23]圖1為實施例的側(cè)視圖。[〇〇24]圖2為實施例的俯視圖。
[0025]圖3為實施例中造波機的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實施方式】
[0026]如圖1、圖2所示，本實施例為一種可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗裝置，具有試驗水槽1，該試驗水槽一端接整流槽2，整流槽2內(nèi)安裝有造波機7;試驗水槽1的另一端接消波裝置3，消波裝置3經(jīng)輸水管道4連通整流槽2內(nèi)的造波機7，輸水管道上安裝有水流再驅(qū)動裝置5(水栗)和流量監(jiān)控裝置6。本例通過水流再驅(qū)動裝置5及連通造波機7和消波裝置3的輸水管道4實現(xiàn)水流的循環(huán)利用。水流再驅(qū)動裝置5通過水栗實現(xiàn)對水流的輸送與增壓，并根據(jù)流量監(jiān)控裝置6實時調(diào)整水栗的工作效率。
[0027]如圖3所示，本實施例中造波機7包括與輸水管道4連通的蓄水艙71，蓄水艙71靠近試驗水槽1側(cè)的艙壁下端開口，并在開口處安裝有擋板72，擋板72上端經(jīng)轉(zhuǎn)軸73可轉(zhuǎn)動安裝于蓄水艙艙壁，且該擋板處于封閉開口位置時金可繞轉(zhuǎn)軸73往試驗水槽1側(cè)轉(zhuǎn)動。本實施例在蓄水艙71外側(cè)、蓄水艙開口的上方位置設(shè)置水平布置的推板74,推板74經(jīng)曲柄連桿77連接伺服調(diào)頻電機75的轉(zhuǎn)軸76,伺服調(diào)頻電機75安裝于蓄水艙71頂部。伺服調(diào)頻電機75經(jīng)轉(zhuǎn)軸76、曲柄連桿77帶動推板74上下往復(fù)移動，進而推動流體產(chǎn)生波浪。
[0028]本例中消波裝置3包括與試驗水槽1連通的消波池，消波池具有池壁131和半圓池壁32,池壁I位于遠離試驗水槽側(cè)，該池壁I兩端經(jīng)半圓池壁32連接試驗水槽1槽壁。消波池底部設(shè)有通孔34,通孔設(shè)置于半圓池壁32與試驗水槽1槽壁相連處，消波池經(jīng)通孔34與輸水管道4連通。在通孔34的靠近試驗水槽1側(cè)、沿通孔34邊緣設(shè)置弧形擋流板33,且該弧形擋流板一端連接試驗水槽1槽壁。試驗產(chǎn)生的波浪在池壁131、半圓池壁32及弧形擋流板33的引導(dǎo)下通過通孔34進入輸水管道4,達到消除反射波的目地。
[0029]本實施例中整流槽2由遠離試驗水槽1端到與試驗水槽連接端，整流槽的截面逐漸減小。試驗水槽1底部為鋼制底板，兩側(cè)的槽壁為透明玻璃板，可在試驗過程中直觀的觀察試驗現(xiàn)象，也便于模型底部施工時進行測量標定。
[0030]本實施例的工作原理如下:
[0031]1、進行試驗時，首先需要啟動造波機7產(chǎn)生波浪。蓄水艙71內(nèi)先進行充水，推動擋板72繞轉(zhuǎn)軸73逆時針轉(zhuǎn)動，根據(jù)連通器的原理，使轉(zhuǎn)軸73所在艙壁兩側(cè)水位相等。啟動伺服調(diào)頻電機75,帶動轉(zhuǎn)軸76轉(zhuǎn)動，進而帶動曲柄連桿77上下往復(fù)運動，曲柄連桿14往復(fù)移動帶動推板74上下移動推動水流從右側(cè)流出形成波浪。[〇〇32]由于擋板72只能繞轉(zhuǎn)軸73逆時針轉(zhuǎn)動，當擋板72右側(cè)水流減少時，左側(cè)水壓增大推動擋板72逆時針繞轉(zhuǎn)軸73轉(zhuǎn)動，進而達到補充水流的作用。[〇〇33]2、造波機7產(chǎn)生的波浪通過變截面的整流槽2以保證波浪平穩(wěn)通過試驗水槽1。試驗水槽1兩側(cè)為透明玻璃板，可以直觀的觀察試驗中模型的響應(yīng)。
[0034]3、波浪通過試驗水槽1后進入消波裝置3,通過消波裝置3中池壁131、半圓池壁32 及弧形擋流板33導(dǎo)流后經(jīng)通孔34進入輸水管道4。
[0035]4、水流通過輸水管道4，并經(jīng)水流再驅(qū)動裝置5進行栗送，通過流量監(jiān)控裝置6進入蓄水艙71開始下一個循環(huán)。
[0036]試驗時可根據(jù)流量監(jiān)控裝置6實時監(jiān)測水流流量，進而可調(diào)整水流再驅(qū)動裝置5的工作效率，滿足蓄水艙71的蓄水量達到試驗開展的需求。
【主權(quán)項】
1.一種可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗裝置，其特征在于:具有試驗水槽(1)，該試驗 水槽一端接整流槽(2)，整流槽(2)內(nèi)安裝有造波機(7)，所述試驗水槽(1)另一端接消波裝 置(3)，消波裝置(3)經(jīng)輸水管道(4)連通所述造波機(7)，該輸水管道上安裝有水流再驅(qū)動 裝置(5)和流量監(jiān)控裝置(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗裝置，其特征在于:所述造波 機(7)包括與輸水管道(4)連通的蓄水艙(71)和用于產(chǎn)生波浪的推板(74);所述蓄水艙(71)靠近試驗水槽(1)側(cè)的艙壁下端開口，并在開口處安裝有擋板(72)，擋 板(72)上端經(jīng)轉(zhuǎn)軸(73)可轉(zhuǎn)動安裝于蓄水艙艙壁；所述推板(74)設(shè)置于蓄水艙(71)外側(cè)、蓄水艙開口的上方位置，該推板連接可控制推 板上下移動的動作機構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗裝置，其特征在于:所述動作 機構(gòu)包括伺服調(diào)頻電機(75)，該伺服調(diào)頻電機的轉(zhuǎn)軸(76)經(jīng)曲柄連桿(77)連接所述推板 (74)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗裝置，其特征在于:所述消波 裝置(3)包括與所述試驗水槽(1)連通的消波池，消波池具有池壁1(31)和半圓池壁(32)，池 壁I位于遠離試驗水槽側(cè)，該池壁I兩端經(jīng)半圓池壁連接試驗水槽(1)槽壁；所述消波池底部設(shè)有與所述輸水管道(4)連通的通孔(34)，通孔設(shè)置于半圓池壁(32) 與試驗水槽(1)槽壁相連處；所述通孔(34)靠近試驗水槽側(cè)、沿通孔邊緣設(shè)置弧形擋流板(33)，且弧形擋流板一端 連接試驗水槽(1)槽壁。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗裝置，其特征在于:所述整流 槽(2)由遠離試驗水槽(1)端到與試驗水槽連接端，整流槽的截面逐漸減小。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗裝置，其特征在于:所述試驗 水槽(1)兩側(cè)的槽壁為透明玻璃板。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗裝置，其特征在于:所述水流 再驅(qū)動裝置(5)為水栗。
【文檔編號】G01M10/00GK105973569SQ201610538032
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月6日
【發(fā)明人】汪明元, 單治鋼, 狄圣杰, 張建經(jīng), 廖蔚茗, 吳金標
【申請人】中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司