[发明专利]一种规则波生成研究和教学用水槽

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种教学实验装置，具体地说是一种规则波生成实验研究和 教学用水槽系统。

背景技术

国内外学者在规则波生成机理和生成手段上不断进行探索和研究。传统的规 则波生成研究和实验教学多是在水池中进行。但是，水池中的实验需要动用大型 仪器设备，需要较多的实验人员，波浪生成研究能耗大，用时长，效率低，不方 便进行研究和实验教学。另外，目前实施素质教育，进行实验教学改革，实验室 面向本科生开放，建立新型的现代规则波生成研究实验教学平台，是摆在相关高 等学校面前的课题，如何建立规则波生成研究和教学用水槽系统成为解决上述问 题的关键。

CNKI库中有一篇标题为“新型三维内波及分层流水槽系统”的论文，涉及 水槽系统的功能主要是进行内波实验研究，涉及水槽系统本身不具备造波能力。

申请号为200810147663.0的专利文件中公开的技术方案包括主体、清水系 统、浑水系统、进水系统、控制系统和出水口切换系统六大部分，主要用于多相 流试验。主要功能是造多相流。

发明内容

本发明的目的在于提供一种造波能力强，生成规则波稳定，测试精度高，操 作简单，效率高，能耗低的一种规则波生成研究和教学用水槽。

本发明的目的是这样实现的：

其组成包括造波控制部分、波浪参数采集与分析处理部分和水槽主体结构， 所述造波控制部分和波浪参数采集与分析处理部分与计算机相连，计算机中安装 有造波控制软件和数据采集与分析处理软件；所述造波控制部分包括线性执行器 和线性执行器控制器；所述波浪参数采集与分析处理部分包括波高仪传感器、波 高仪控制器和数据采集器；所述水槽主体结构包括首槽体、可视造波段、槽端消 波装置、造波摇板和尾槽体；可视造波段连接于首槽体与尾槽体之间，造波摇板 通过转轴安装在可视造波段内，线性执行器与造波摇板铰接并由线性执行器控制 器控制；波高仪传感器安装在可视造波段内，波高仪传感器连接波高仪控制器和 数据采集器后与计算机连接。

本发明还可以包括：

1、所述的首槽体和尾槽体的上部都设置有盖板，线性执行器固定在首槽体 的盖板上。

2、首槽体与尾槽体之间设置有连通管。

本发明的规则波生成研究和教学用水槽的造波控制软件和数据采集与分析 处理软件集成在一台计算机中。造波控制软件通过控制造波摇板运动的位移和频 率，控制波浪生成；数据采集与分析处理软件通过数据采集器和波高仪采集生成 波浪的周期和波高参数，通过实验，分析造波摇板运动与规则波参数的关系，开 展规则波生成实验研究和教学。

对于造波控制部分：造波控制软件通过RS232电缆将造波摇板运动的位移和 频率执令下载到线性执行控制器中，重新启动控制器，线性执行器推杆按照设定 的参数推动造波摇板运动，生成规则波。

对于数据采集与分析处理部分：造波摇板运动击水后，水槽中形成稳定的规 则波，数据采集器通过波高仪控制器采集波高仪传感器传出的电压信号，通过数 据采集与分析处理软件将电压信号换算为对应的波谷、波峰、周期和波高。波高 仪在使用前需要进行标定，得出“波高-电压”灵敏度系数，并输入数据采集与 分析处理软件中。

水槽主体结构是规则波生成的载体空间，造波摇板绕转轴摇动击水，生成规 则波，规则波从槽首造波摇板处经可视造波段传向槽端消波装置和尾槽体，在槽 端经消波装置消波和尾槽体整流作用后，经连通管再次整流并实现弱流循环。

本发明具有较好的创新性和较强的实用性，并具有实质性特点，能够方便、 快速地生成高质量规则波，能够精确的完成规则波参数的测量工作，造波机构简 单，能耗低，效率高，满足规则波生成实验研究和教学需要。

附图说明

图1水槽系统硬件组成结构示意图；

图2水槽系统数据流程图；

图3造波摇板及附属装置结构示意图；

图4槽端消波装置结构示意图；；

图5周期为0.45s时的摆幅-波高曲线；

图6摆幅为26mm时摇板周期-波浪周期曲线。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：