[实用新型]垂直循环水流的风流浪试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及海洋环境试验装置，特别是涉及一种采用旋桨驱动水流垂直循环的风流浪试验装置。

背景技术

在海洋开发过程中，海洋环境监测技术、海洋能开发利用技术等高新技术的研究和发展是促进海洋可持续开发利用的重要环节。

然而，海洋环境是多变和复杂的，海流、风、波浪等要素直接作用于海洋环境监测仪器设备与海洋能发电装置之上，影响设备的安全运行和稳定性。

因此，在海洋环境监测仪器设备和海洋能发电装置研制过程中，室内模拟试验是重要的研究手段之一，通过室内海洋环境试验装置可再现海洋环境，验证海洋监测仪器设备和海洋能发电装置的技术指标和环境适应性，为其技术发展提供科学依据，促进海洋高新科技研发成果的产业化进程。

目前，能够产生风流浪的室内海洋环境试验装置，基本由形成水平循环水流的水流试验水槽与造风装置和造波装置组合而成，水流试验水槽是装置的主要构成部分。然而，现有水平循环水流的试验水槽主要包括两种工作方式，水泵驱动或旋桨驱动。在高流速、大流量工况下，水泵驱动方式消耗电机功率较大，增加试验成本。电机带动旋桨驱动的水平循环水流方式，试验设施占地面积太多，目前多为小规模设施。然而，小规模设施试验水槽中混流段短，试验区域不容易形成稳定的流场，影响试验数据的真实性。

发明内容

针对现有技术的海洋环境试验装置的水流试验水槽所存在的问题，本实用新型推出垂直循环水流的风流浪试验装置，将垂直循环水流试验水槽与造风装置和造波装置结合起来，提供在高流速、大流量工况下实现低功耗运转、同时减少试验设施占地面积的海洋环境试验装置，便于进行海洋环境监测仪器设备和海洋能发电装置的风流浪模拟海洋动力环境试验。

本实用新型所涉及的垂直循环水流的风流浪试验装置包括水流试验水槽、造风装置、造波机和采集控制系统。造风装置设置在水流试验水槽上部，造波机设置在水流试验水槽内的水流中，水流试验水槽的水流驱动系统、造风装置、造波机与采集控制系统的计算机连接。

水流试验水槽包括水槽本体、循环管道、水流驱动系统。

水槽本体呈长方体形状，固定在底座上，内部充满水流，水槽本体壳体两端为钢筋混凝土结构，中间试验区域的壳体顶面和两侧为钢化玻璃，便于观察水槽本体内试验过程。

循环管道设置在水槽本体下部的底座内，循环管道位于水槽本体正下方。循环管道为密封管道，分段设计，每段两端设有法兰，法兰用螺栓连接，连接处填充密封材料。循环管道两端形成向上的弯管，两端的弯管分别与水槽本体两侧端下部的出水口和进水口连通。水槽本体两侧端下部的出水口和进水口分别设置格栅整流装置。水槽本体与循环管道形成内部连通的水流垂直循环回路。

水流驱动系统包括水流驱动电机和旋桨，水流驱动电机安装在水槽本体下部的底座上，水流驱动电机和旋桨同轴连接。水流驱动电机设置在水槽本体出水口下方的循环管道外侧，旋桨设置在循环管道内的水流中。电机轴沿循环管道中轴线穿过循环管道管壁连接旋桨，电机轴与循环管道管壁动密封连接。

造风装置包括风机、风室、风道。风机置于风室内，风室与风道连通。风室呈圆筒状，垂直设置在水槽本体壳体一侧的顶部。风室下端口与水槽本体内部连通，风室上端的出风口与外部相通，风机置于圆筒状风室的下部。风室下端口与水槽本体壳体另一侧顶部的进风口之间形成风道，进风口与水槽本体外部相通。风道形成在水槽本体内循环水流的水面之上，置于水面与水槽本体的壳体顶面之间。

造波机设置在风道进风口一侧的水槽本体的壳体端部，包括造波机电机、丝杠、丝母和推板。造波机电机安装在水槽本体端部的钢筋混凝土结构上，造波机电机输出轴连接丝杠一端，丝杠另一端插入推板上安装的丝母内，丝杠外螺纹与丝母内螺纹啮合，推板垂直设置在水槽本体内的水中。造波机电机带动丝杠转动，通过丝母将回转运动转变为直线运动，推动推板平移。当造波机电机不断进行正转和反转运动时，推板将随之进行直线往复运动，不断将能量传递给水槽内的水体，产生波浪。

采集控制系统包括风速仪、浪高仪、流量流速测量仪、变频器和计算机。风速仪设置在水槽本体内循环水流之上的风道内，浪高仪和流量流速测量仪设置在水槽本体内的水中，风速仪、浪高仪、流量流速测量仪分别与采集控制系统的计算机连接，计算机连接变频器。变频器分别连接造风装置风机、水流驱动系统的水流驱动电机和造波机电机。