[发明专利]水跃综合试验台及其实验方法

说明书

本发明提供一种水跃综合试验台，包括试验台主平台，试验台主平台的凹陷内安装有主试验台；主试验台上表面内凹，并且设有回流孔；主试验台内凹的中心处设有圆孔，圆孔外侧周围设有螺纹孔，用以安装副试验台；回流孔下方连接循环水箱，循环水箱内设有循环泵；试验台主平台上方设有喷嘴，喷嘴通过循环管路与循环泵连接；循环管路上设有流量控制及显示系统。本发明针对不同实验研究工况与需求，调节流量大小，通过更换副试验台，可改变水跃各种重要物理几何参数，上述措施使得综合性能试验台不同工况及各类参数可控；最终实现水跃综合性能试验台多参数可控，填补了水跃试验台研究空白，拓宽并提高了试验台试验研究范围及提高学术应用价值。

技术领域

本发明属于流体力学实验设备技术领域，具体涉及一种水跃综合试验台及其实验方法。

背景技术

水跃现象在众多国民生产领域、国民生活领域、医疗领域及其他重要领域均有重要应用或重要作用。例如在国民生产领域，水电站、抽水蓄能电站及泵站等重要的蓄水装置向下游出水时均会产生水跃现象，而这一现象所具有的自有频率若与坝体频率耦合会产生严重后果，严重时还会摧毁坝体，实际工程中此类现象已有发生；在国民生活领域，冲浪机及类似水上活动装备等重要的丰富国民娱乐活动设备均利用了水跃这一重要现象；在医疗领域，超声清洗装置等其他类似医疗设备中也利用了水跃及跃泳现象。但是如何更好地利用水跃现象，更高效地利用水跃现象所带来的附带效应(跃泳现象等)或避免其附带效应，在工程实际中还具有更大探索空间。同时，从学术角度拓宽水跃研究范围，更深入地研究水跃现象，也需开发类似试验台设备。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种水跃综合试验台及其实验方法，该水跃综合性能试验台利用水跃流体力学及相关流体力学理论，本着深入研究相关水跃物理与数学机理的目的，同时填补相关学术领域试验台设备空白。

本发明开发一种水跃跃型、水跃跃型数量、跃型几何模式等重要参数可调可控的水跃综合试验台。此装置的水跃跃型、水跃跃型数量、跃型几何模式等重要参数可调是指：跃型、跃峰、跃谷、跃峰位置、跃长、周期、波速、波向线、波峰线等重要参数都可以通过前期设计的副试验台及流量等技术参数最终在装置上实现，真正体现出水跃综合试验台可调可控。最终的水跃综合性能试验台多参数可控，拓宽并提高了试验台试验研究范围及提高学术应用价值。

具体的技术方案为：

水跃综合试验台，包括试验台主平台，试验台主平台上设有凹陷，凹陷内安装有主试验台；所述的主试验台上表面内凹，并且设有回流孔；

主试验台内凹的中心处设有圆孔，用于高速相机自底向上拍摄；圆孔外侧周围设有螺纹孔，用以安装副试验台；

回流孔下方连接循环水箱，循环水箱内设有循环泵，循环泵通过出口管道与循环管路连接；

试验台主平台上方设有喷嘴，所述的喷嘴通过循环管路与循环泵连接；循环管路上设有流量控制及显示系统；

所述的副试验台位于喷嘴下方。

所述的副试验台的表面为光滑平面，或者为不同粗糙度表面，或者设有一个或多个同心圆环凸起。

流量控制及显示系统用来控制循环流量进而控制由喷嘴射出水流流速，最终从流量角度控制水跃跃型。喷嘴具有不同出口内径用于控制实验液体液柱直径。其中副试验台实验平面外围区域加工有不同截面形状的若干凸起，用于诱发不同模式水跃现象。

副试验台及主试验台均由高透明高强度亚克力材料制作完成，方便高速摄影装置从各角度拍摄研究。水跃综合试验台主平台由不锈钢材料制成，一方面为了试验台强度，另一方面是为了试验台不被实验液体锈蚀。