[发明专利]一种底面固定式柔性水囊防波堤结构水槽实验装置

说明书

本发明公开了一种底面固定式柔性水囊防波堤结构水槽实验装置，包括玻璃波浪水槽、柔性水囊防波堤模型、第一配重板、浪高仪和水压监测器；所述的柔性水囊防波堤模型设置在玻璃波浪水槽内；其前后两侧各设有一块第一配重板，第一配重板与柔性水囊防波堤模型之间通过金属丝连接；浪高仪设置在柔性水囊防波堤模型的前后两侧；水压监测器设置在柔性水囊防波堤模型内部；所述的柔性水囊防波堤模型底部设置有第二配重板。本发明所提出的实验装置结构简单，安装方便，且使用效果可靠，本发明通过板加钢丝的加固结构，能够妥善可靠的解决柔性水囊防波堤结构底面滑移问题，本发明的实验装置可操作性、可重复性很强。

技术领域

本发明属于水力学实验模型设计，具体涉及一种底面固定式柔性水囊防波堤结构水槽实验装置。

技术背景

防波堤是一种常见的港口、海岸工程结构，用来防御海浪对港口以及作业区域的侵袭，维持防护区域内水域平稳，保证船舶停靠、系泊、装卸作业、海洋工程施工作业、海洋养殖、近海体育运动等的安全，提高海洋作业窗口时间。

防波堤的结构形式是影响消波效果的重要因素，各种类型的防波堤的消波机理也有所差异，归纳起来主要有以下几种消波过程：

(1)波能反射，利用堤前部分反射能量。

(2)波列间的干涉消能，由于传递的波浪频率与结构本身运动产生的波浪频率不同从而形成两波间波动的相互牵制和抵消。

(3)紊动消能，水体与结构相互作用形成的碰撞摩擦和绕流破坏了原来波浪质点有规律的运动转变为杂乱的紊动而达到消能目的。

(4)波浪力做功，波浪力使结构产生位移或变形所做的功，有部分是不可逆转的能耗。

柔性防波堤相对于其它类型防波堤而言，在紊动消能和波浪力做功方面有一定的优势。柔性材料普遍存在于我们生活当中，但将柔性材料运用到防波堤领域却是近三十年才逐渐有人尝试。将柔性材料运用到防波堤领域，是具有重要意义的创新。因此，要验证柔性防波堤消波效果，研究其消波内在机理，以及在特定工况下其附近流场变化特点等，就需要通过合适的途径来解决。

由于柔性防波堤结构消波过程十分复杂，涉及到流固耦合过程，涉及到弹性体变形等非线性过程，现有的理论分析方法不能很好地对此物理过程进行准确分析。因此，目前主要采用大量实验研究数据和数值模拟技术来测量防波堤的消波效果。而实验研究的数据常常又被用来与数值模拟结果对比，以验证数值模拟技术的准确性。因此，物理模型实验对此柔性重力式可移动水囊防波堤结构问题的研究具有重要意义。

在目前的波浪水槽实验中，根据水槽结构形式的不同，针对于不同实验模型、不同实验工况，分别有着不一样的实验方法和手段。对于水泥壁面波浪水槽，一般可以采用在水槽外搭架子或者在水槽内安装螺丝钉之类的方式对相应仪器设备和物理模型进行固定；而对于玻璃壁面波浪水槽，因其壁面全为玻璃，所以对水槽进行打钻安装螺丝钉的方式就不太合适。所以，在玻璃壁面波浪水槽中，仪器设备一般采用在水槽外搭铁架以进行相应的布置和安装。而对于潜堤实验模型等，一般依靠实验模型自身的重力来增大与地面的静摩擦力，从而达到使其在地面固定的目的。但，当模型自身结构重量较小时，无法使其在相应实验工况下，达到底面无滑移的目标。在玻璃壁面波浪水槽中，针对于这一问题，始终没有一个好的解决方式。

发明内容

针对于底面固定式柔性水囊防波堤水槽实验装置存在的上述问题，为了研究新型防波堤在降低经济成本的同时是否能够达到所需的消浪效果，为了保证底面固定式柔性水囊防波堤模型在玻璃波浪水槽中不发生底面滑移，本发明提供了一种底面固定式柔性水囊防波堤结构水槽实验装置。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

本发明的底面固定式柔性水囊防波堤结构水槽实验装置包括玻璃波浪水槽、柔性水囊防波堤模型、第一配重板、浪高仪和水压监测器；