[发明专利]一种可控制内波水槽流体分层装置及其方法

说明书

本发明公开了一种可控制内波水槽流体分层装置，包括盐水箱以及与盐水箱相连的水槽，所述水槽在注水口处设有开合结构，所述开合结构设有伸缩装置，开合结构在伸缩装置的控制下展开收缩以控制从注水口进入到水槽中的水流的速度。本发明通过在注水口处设置开合结构，并人为控制开合结构的展开收缩程度来控制进入到水槽中的盐水的流速，使得盐水对水的冲击效果不同，形成不同浓度梯度分层的混合层。本发明通过开合结构调节盐水流速最终实现对混合层的浓度梯度分层进行改变，首先省去原有方法中混合液体的设备，减少制作成本，其次还能够尽可能地避免水槽中的盐水与上层淡水因为分子扩散而充分混合。

技术领域

本发明属于海洋内波技术领域，更加具体的说，是涉及一种可控制内波水槽流体分层装置及其方法。

背景技术

内波是一种重要的海水运动，是转移大中尺度运动能量的重要环节，也是引起海水混合、形成细微结构的重要原因。它将海洋上层能量传至深层，也将深处较冷的海水连同其中的营养物质带到较暖的浅层，从而促进生物的生长。因此内波的研究成为了研究的重点，而要形成内波关键是要对海洋分层环境的模型。目前国内内波实验室采用的是双缸法进行分层水的制取。但是双缸法不能实现盐水任意分层的形式，因此专利CN201410141258.3，公开了一种密度分层流体的制取方法，为海洋分层环境实验室模拟提供简单有效的分层技术。该发明采用自动控制方法控制淡水箱和盐水箱的出水流量；设置混合器，使盐水和淡水充分混合；设置增压泵，使盐水和淡水以可控的速度注入分层水池，形成分层流体；采用PID技术调节电动阀的开度、采用变频器调节增压泵的转速，组成双重调节方法，精确控制盐水和淡水的流量，使其按照预先设定的流量变化规律调节，从而制取包括跃变分层和线性分层在内的任意曲线的密度分层剖面。但是，无论是双缸法还是上述的方法，都需要将盐水与淡水搅拌混合调配特定浓度的盐水后再注入到分层水池，但由于搅拌时间过长导致整个实验的时间过长，水槽中的淡水与盐水有可能已经发生分子扩散而实现一定程度的混合，使得水槽中无法得到特定的盐水密度剖面，很多内波实验无法开展。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够快速而且简单的可控制内波水槽流体分层装置及其方法。

为实现上述目的，本设计发明提供如下技术方案：

一种可控制内波水槽流体分层装置，包括盐水箱以及与盐水箱相连的水槽，所述水槽在注水口处设有开合结构，所述开合结构设有伸缩装置，开合结构在伸缩装置的控制下展开收缩以控制从注水口进入到水槽中的水流的速度以及方向，所述盐水箱与水槽之间设有用于将盐水箱的盐水输入到水槽中的水流控制装置。

一种可控制内波水槽流体分层装置，包括盐水箱以及与盐水箱相连的水槽，所述水槽在注水口处设有开合结构，所述开合结构设有伸缩装置，开合结构在伸缩装置的控制下展开收缩以控制从注水口进入到水槽中的水流的速度与方向。

本发明通过在注水口处设置开合结构，并人为控制开合结构的展开收缩程度来控制进入到水槽中的盐水的流速以及方向，使得盐水对水的冲击效果不同，形成不同浓度梯度分层的混合层。当需要盐分浓度梯度的变化大，相对较薄且分层明显的过渡层时，可以展开开合结构，减缓盐水进入到水槽时的速度以及调节其进入到水槽时的方向，让其更加平缓地进入到水槽中，而需要盐分浓度梯度的变化小，相对较厚且分层不明显的过渡层时，则可以收缩开合结构，让开合结构不再阻碍盐水的流入，让盐水与水分充分混合。本发明通过开合结构调节盐水流速最终实现对混合层的浓度梯度分层进行改变，一方面省去原有方法中混合液体的设备，减少制作成本，另一方面，由于减少了液体混合的步骤，人们无需等待液体充分混合后再加入水槽，缩短了操作的时间，所以能够尽可能地避免水槽中的盐水与上层淡水因为分子扩散而充分混合。

所述流体分层装置还包括中央处理单元，所述中央处理单元与水流控制装置信号连接，所述水流控制装置为恒速泵，用于将盐水以恒定速度从盐水箱输送到水槽。