[发明专利]用于模拟复杂分层流动水体的装置及模拟方法

权利要求书

1.一种用于模拟复杂分层流动水体的装置，包括多路循环水槽和多路流率闭环控制系统，所述多路循环水槽包括方形水槽(1)，在方形水槽一内侧面设置有多个进水模块组，在方形水槽内进水模块组相对一侧面设置有多个出水模块组；所述多路流率闭环控制系统包括用于控制进水模块组进水的进水模块流率控制系统和用于控制出水模块组出水的出水模块流率控制系统，蓄水池内的水依次通过进水泵(17)、进水模块流率控制系统打入进水模块组，出水模块组的出水经过出水模块流率控制系统、真空抽水泵进入蓄水池。

2.根据权利要求1所述的用于模拟复杂分层流动水体的装置，其特征在于：所述进水模块组或出水模块组包括中空的基座(5)，基座(5)上设置有一个引出接口(3)和多个水口(4)。

3.根据权利要求1所述的用于模拟复杂分层流动水体的装置，其特征在于：多个进水模块组或出水模块组平行设置。

4.根据权利要求1所述的用于模拟复杂分层流动水体的装置，其特征在于：所述进水模块流率控制系统包括计算机(8)，计算机(8)与伺服运动控制器(7)相连，伺服运动控制器(7)与多路伺服控制器(6)相连，多路伺服控制器(6)与多个进水伺服电机相连(19)，进水伺服电机(19)通过进水流量控制阀(18)接入进水模块组。

5.根据权利要求1所述的用于模拟复杂分层流动水体的装置，其特征在于：所述出水模块流率控制系统包括计算机(8)，计算机(8)与伺服运动控制器(7)相连，伺服运动控制器(7)与多路伺服控制器(6)相连，多路伺服控制器(6)与多个出水伺服电机(12)相连，出水伺服电机(12)通过出水流量控制阀(13)接入出水模块组。

6.根据权利要求1所述的用于模拟复杂分层流动水体的装置，其特征在于：还包括超声多普勒测速仪(9)，超声多普勒测速仪(9)与计算机(8)相连。

7.根据权利要求1所述的用于模拟复杂分层流动水体的装置，其特征在于：还包括液位传感器(11)，计算机(8)通过模数转换器(10)与液位传感器(11)相连。

8.根据权利要求1所述的用于模拟复杂分层流动水体的装置，其特征在于：还包括溢流阀(16)，溢流阀(16)的进口端连接进水泵的出口，溢流阀(16)的出口端连接至蓄水池(15)。

9.根据权利要求1所述的用于模拟复杂分层流动水体的装置的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)伺服控制系统初始化，超声多普勒测速仪及液位传感器初始化，开启进水泵及真空抽水泵，开启进水流量控制阀，关闭出水流量控制阀，水位上升至高水位限定线与低水位限定线之间时，关闭进水流量控制阀；

2)根据实际水体的分层水流形态，预设几个关键点水流速度及各层进水流量控制阀和出水流量控制阀的导通率，由计算机控制进水伺服电机和出水伺服电机按预设值开启进水流量阀和出水流量控制阀；

3)将超声多普勒测速仪的测量头移动至关键点位置，水流速度信息自动反馈到计算机，微机伺服系统调节相应层进出水口流率，使得实际速度之差在误差范围内，并反复进行所有关键点位置的标定过程，直至所有关键点位置的流速差均在误差范围内，此时水槽中的水流形态已构建完成，可以开展后续研究；

4)完成实验后，关闭进水模块及进水泵，出水模块全部开启，待排空水槽中的水后关闭出水模块，关闭伺服控制系统及相关设备。