[发明专利]组合式水槽剪切流导流装置

说明书

技术领域

本发明所述的组合式水槽剪切流导流装置，涉及一种流体物理模型技术。

背景技术

波流相互作用是海洋工程研究领域一个重要的研究方向，实验研究是开展波流相互作用必不可少的手段，实际海洋中的大部分水流速度都是沿水深是变化的，但是现有波流水槽只能产生沿水深近似均匀的水流，因此无法直接用现有波流水槽进行波浪与剪切流的相互作用，给研究带来了很大的困难。近些年实验研究剪切流所采用的导流设备有些利用蜂窝状透水管的性质，利用水流流速在网管中衰减与管长之间的关系，做成长度有一定梯度的导流管，由于条件限制和试验水槽的复杂性，剪切效果不理想，且剪切梯度很难调节和控制。另外，还有一些通过使用射流泵制造剪切流，在出流口使用高度不同的射流泵，设置每层射流泵出流的流速来达到制造剪切流的效果，但是存在成本很高且安装工艺复杂，水下操作困难等问题。此外，剪切流装置通过控制板的穿孔大小的方式，配合蜂窝状的稳流管实现一定程度的剪切流效果，利用实心板和穿孔板的结合对来流进行导流，虽然现有技术能达到减小流体湍流强度的目的，但仍无法全面的制造出不同实验要求的剪切流，由于水槽环境的限制和研究中不断变化的水深条件，导致现有技术在在水槽产生剪切流的效果不理想。

针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的组合式水槽剪切流导流装置，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

鉴于上述现有技术中所存在的问题，本发明的目的是研究设计一种新型的组合式水槽剪切流导流装置。用以解决现有技术中存在的波流水槽中无法产生期望剪切流的问题，并且实现通过组合式水槽剪切流导流装置提高在水槽中制造试验预期剪切流的精度且可在一定程度上调节剪切梯度，可适应不同程度的水深。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

本发明所述的组合式水槽剪切流导流装置，包括水槽、水槽底部两端加工有入水口和出水口；其特征在于所述的水槽底部靠近入水口的位置沿水槽长度方向设置有滑道；在所述的滑道上装有承重板，稳流装置垂直固定在承重板上，稳流装置的边缘与水槽的内侧壁相接触，稳流装置的高度接近水面；在稳流装置与出水口之间垂直安装有可升降导流装置。

本发明的所述的水槽为水循环水槽，可以利用水循环系统制造出沿水深均匀流场。

本发明的所述的稳流装置是由若干长度一致，孔径一致的透水网管按照蜂窝状均匀焊接而成，水平放置和垂直放置的组合形式使用。

本发明的所述的可升降导流装置包括：可升降式导流板、卡槽(6)及电动推杆；可升降式导流板垂直装于水槽底部；可升降式导流板的两侧约束在垂直固定于水槽内侧壁的卡槽(6)中；可升降式导流板的顶部与固定在水槽上方的电动推杆相连接。

本发明的所述的可升降式导流板是由穿孔导流板、实心板上下组合而成；实心板垂直安装于水槽底部；穿孔导流板的顶部与电动推杆相连接，侧边装于卡槽(6)内，在电动推杆的作用下沿卡槽(6)上下移动。

本发明的所述的电动推杆通过电机控制穿孔导流板升降，来适应不同水深或调节不同程度梯度的剪切流，所述驱动电机为伺服电机，所述伺服电机的信号输出端与PLC控制器连接。

本发明的所述的穿孔导流板由PVC或金属板制成，包括：卡圈前板、卡圈后板、类光圈机构、旋转环、链条及阻尼旋转开关；卡圈前板与卡圈后板上加工有多个等径圆孔，卡圈前板与卡圈后板一同将类光圈机构固定在圆孔中；旋转环的外径加工有双排齿轮，旋转环与类光圈机构相连接；链条将相邻的两个旋转环依次连接，阻尼旋转开关与相邻的旋转环通过链条连接；通过阻尼旋转开关的旋转实现控制所有类光圈机构内叶片的快速同步开启与关闭。

本发明的所述的卡圈前板与卡圈后板的最大开孔面积之和为穿孔导流板面积的60-70％；通过销钉上下连接数排穿孔导流板，对来流进行变形，通过调节成排孔径的大小，形成一定的梯度来使来流变形为预期梯度的剪切流。

具体工作状态为，水流通过水循环系统从水槽出流口11处流出，经过固定在附近的稳流装置2，并调节稳流装置2与出流口的距离，形成了比较稳定的均匀流体，再经过放置后方的导流板3构成的导流装置，形成一定程度的剪切流，再通过调节控制开关改变导流板3的开孔大小来精确控制剪切流的剪切度，以实现预期梯度的剪切流的导流效果。

本发明的优点是显而易见的，主要表现在：

1、本发明通过在水槽入水口附近放置稳流装置，当水流经过时，能很大程度的减小湍流度，使流速稳定。