[发明专利]一种研究海床壁面效应的综合试验水槽

说明书

本发明公开一种研究海床壁面效应的综合试验水槽，包括水槽本体、造波装置、造流装置、拖曳与自旋转测量装置和壁面床底模拟装置；造波装置具有能够在水槽本体内往复运动的造波板；造流装置具有能够在水槽本体内喷水的进水管；拖曳与自旋转测量装置具有能够在水槽本体内移动和旋转的悬挂杆；壁面床底模拟装置具有沿水槽本体的长度方向设置并在其内横向移动的分隔板。本发明具有的有益效果：通过调节试验模型与光滑透光板的距离等手段，改变水流参数，从而实现模拟近壁面不同水动力特性对于水下航行器运动的影响的目的。

技术领域

本发明属于水动力检测技术领域，具体涉及一种研究海床壁面效应的综合试验水槽。

背景技术

近二十年来，针对海洋开发利用与水下工程应用需求，已有大量的水下机器人出现。而在机器人的水下作业项目中，一个重要的任务类型就涉及了在临近壁面环境中的水下作业。而水下机器人在结构表面工作时，会存在明显的壁面效应（Ground Effect），该效应使得结构壁面周围流场发生显著变化，导致水下机器人的正常控制模式发生失效。当壁面与航行体尺度的特征间隙比时，流场则更为复杂，具有高黏性流动特征，无法通过数值精确模拟，必须进行模型试验并结合Micro-PIV微尺度流场观测技术开展研究，对于解决水下机器人在壁面附近的操控与控制问题具有重要的工程意义。根据壁面特征间隙比的不同，壁面效应存在吸力和斥力两个极化方向，并存在有利于水下机器人航行自稳定的特征区间。目前，关于壁面效应自稳定机理的研究还属空白，常规的水动力试验条件也无法满足该项研究需要。为此，我们专门提出一种研究海床壁面效应的波流拖曳综合试验水槽。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种研究海床壁面效应的综合试验水槽，通过调节试验模型与光滑透光板的距离等手段，改变水流参数，从而实现模拟近壁面不同水动力特性对于水下航行器运动的影响的目的。

为解决现有技术问题，本发明公开了一种研究海床壁面效应的综合试验水槽，

包括水槽本体、造波装置、造流装置、拖曳与自旋转测量装置和壁面床底模拟装置；

造波装置具有能够在水槽本体内往复运动的造波板；

造流装置具有能够在水槽本体内喷水的进水管；

拖曳与自旋转测量装置具有能够在水槽本体内移动和旋转的悬挂杆；

壁面床底模拟装置具有沿水槽本体的长度方向设置并在其内横向移动的分隔板。

作为优选方案，

水槽本体包括两个平行设置的长侧板、两个平行设置的短端板和一底板；长侧板的两端边沿分别与两个短端板的对应边沿密封相连，底板的边沿分别与长侧板和短端板的边沿密封相连。

作为优选方案，

长侧板、底板和分隔板均为透明板。

作为优选方案，

造波装置还包括旋转驱动装置、导杆和造波丝杠；导杆和造波丝杠均平行于水槽本体的长度方向，旋转驱动装置的转轴与造波丝杠相连；造波板与造波丝杠转动连接，与导杆滑动连接；造波板的板面垂直于水槽本体的长度方向。

作为优选方案，

造流装置还包括出水管和水泵，出水管与进水管分别设置在水槽本体的两端，出水管通过水泵与进水管相连。

作为优选方案，

进水管和出水管的数目均为多个，并且沿水槽本体的宽度方向等间距分布。

作为优选方案，