[发明专利]大型海工风洞波浪槽装置

说明书

技术领域

本发明涉及海工技术领域，尤其是涉及一种大型海工风洞波浪槽装置。

背景技术

为了发展海洋经济、开发海洋资源、保障海上安全，需要模拟海洋典型载荷环境，例如模拟海上风暴过程、海洋波浪过程、海流过程。现有的波浪水槽仅能够用于水动力学研究，无法同时再现土质海床、波浪、海流和海上风暴过程，不能用于模拟极端波浪、海流载荷和海上风暴作用下典型海洋工程结构与土质海床的多场耦合作用。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种大型海工风洞波浪槽装置，该大型海工风洞波浪槽装置能够同时再现波浪、海流、海上风暴过程，实现极端波浪、海流载荷和海上风暴作用下典型海洋工程结构与土质海床的多场耦合作用，通过高精度流场、土体响应和结构响应测试研究揭示海洋工程结构失稳的物理机制，可为海洋工程地质勘探设计与海洋施工技术突破提供大尺度的试验验证平台。

根据本发明实施例的大型海工风洞波浪槽装置，包括：环形立式风洞，所述环形立式风洞竖直地设置且具有沿水平方向延伸的上风洞直线段和下风洞直线段，所述上风洞直线段具有风洞实验段，所述风洞实验段的下表面敞开；海床土槽，所述海床土槽的上表面敞开，所述海床土槽设在所述下风洞直线段的上表面上；和环形波浪水槽，所述环形波浪水槽水平地设置且分为直线波浪槽实验段和回流波浪槽段，所述直线波浪槽实验段设在所述海床土槽的上表面与所述上风洞直线段的下表面之间，所述直线波浪槽实验段的上表面与所述风洞实验段相对的部分敞开，所述直线波浪槽实验段的下表面与所述海床土槽相对的部分敞开，所述风洞实验段的下表面的外周沿与所述直线波浪槽实验段密封地相接，所述海床土槽的上表面的外周沿与所述直线波浪槽实验段密封地相接。

根据本发明实施例的大型海工风洞波浪槽装置，通过设有连通的环形立式风洞、海床土槽和环形波浪水槽，可同时再现海流、波浪和海上风暴过程，实现极端波浪、海流载荷和海上风暴下典型海洋工程结构与土质海床的多场耦合作用，通过高精度流场、土体响应和结构响应测试研究揭示海洋工程结构失稳的物理机制，可为海洋工程地质勘探设计与海洋施工技术突破提供大尺度的试验验证平台。

另外，根据本发明的大型海工风洞波浪槽装置还具有如下附加技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述上风洞直线段和下风洞直线段之间的两个风洞连接段与所述上风洞直线段和下风洞直线段之间分别圆弧过渡。从而不仅便于环形立式风洞的加工成型，且可提高环形立式风洞的外观美观性，同时可减少环形立式风洞内的风暴的能量损失，保证模拟的风暴过程逼真。

可选地，所述两个风洞连接段为直线形或圆弧形。

在本发明的一些实施例中，所述回流波浪槽段具有与所述直线波浪槽实验段平行且相对的回流直线波浪槽实验段。从而可提高该大型海工风洞波浪槽装置的适用性。

具体地，所述环形波浪水槽为跑道形状。

根据本发明的一些实施例，所述海床土槽的外壁、所述上风洞直线段的下表面、所述下风洞直线段的上表面、所述上风洞直线段与下风洞直线段之间的风洞连接段以及所述直线波浪槽实验段围成的空间内设有混凝土支撑结构。从而可提高大型海工风洞波浪槽装置的结构强度。

在本发明的一些实施例中，所述风洞实验段的上表面设有透明视窗。从而便于操作人员进行观察。

在本发明的一些实施例中，所述环形立式风洞和所述环形波浪水槽具有矩形横截面。

优选地，所述矩形横截面的四个角圆弧过渡。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的大型海工风洞波浪槽装置的立体图；

图2为图1所示的大型海工风洞波浪槽装置的俯视图；

图3为图1所示的大型海工风洞波浪槽装置的剖面图。

附图标记：

大型海工风洞波浪槽装置100、环形立式风洞1、

上风洞直线段10、风洞试验段101、下风洞直线段11、

风洞连接段12、海床土槽2、环形波浪水槽3、

直线波浪槽实验段30、回流波浪槽段31、

回流直线波浪槽实验段311、混凝土支撑结构4、

透明视窗5、海工结构6、土质海床7