[发明专利]一种堰流模拟实验装置

说明书

本发明公开了一种堰流模拟实验装置，涉及水力学实验仪器技术领域。本发明的一种堰流模拟实验装置主要包括实验水槽、若干个堰模块、顶升机构和主控制器。实验水槽为双层结构，包含上部的明渠水槽和下部的分流室；堰模块能够组合成不同堰顶过水断面形态、不同形状和堰顶宽度的各种堰型；顶升机构产生并输出能量以完成堰模块的升降过程；主控制器用以控制堰模块的升降过程。本发明能够实现三种堰型的快速转换，研究不同流速和水位条件下不同高度、堰顶过水断面形态的薄壁堰以及不同高度、形状和堰顶宽度的实用堰和宽顶堰所对应的堰流特征，扩展堰流试验的研究范围，实用性和可维护性高，有利于水力学教学科研工作的开展。

技术领域

本发明属于水力学实验仪器技术领域，特别涉及一种堰流模拟实验装置。

背景技术

堰是既能雍高上游水位又能顶部溢流的水工建筑物，主要作用是实现对流量和水位的调节。堰在实际工程中的应用极为广泛，水利工程中常使用堰作为引水和泄水建筑物，给排水工程中常使用堰作为溢流和测流装置。按照堰顶厚度与堰上水头的相对大小，可将堰分为薄壁堰、实用堰和宽顶堰。不同堰型对堰流水舌的影响存在显著差异，模型实验是研究不同堰型堰流特征的主要方法。但当前的堰流试验单一，未将不同堰型同时集成在实验装置中，在试验中变换不同堰型的程序繁复，不利于堰流研究和教学工作的开展。

发明内容

发明目的：为了进一步简化堰流实验过程，实现薄壁堰、实用堰和宽顶堰三种堰型的快速转换，提升对不同堰型堰流特征的认识，本发明提供了一种堰流模拟实验装置。

技术方案：本发明解决其技术问题所采用的一种堰流模拟实验装置，包括实验水槽、若干个堰模块、顶升机构和主控制器。

所述的实验水槽包含上部的明渠水槽和下部的分流室，明渠水槽由翼墙和底板组成，所述翼墙位于明渠水槽的左右两侧，底板的中部区域设有矩形敞口，矩形敞口的宽度等于明渠水槽左右两侧翼墙之间的间距，矩形敞口所在位置左右两侧的翼墙上设有相对布置的若干个滑槽，分流室位于底板下方，分流室为由顶部的底板、底部的分流底板以及左右两侧的边壁围成的上下游贯通的空间，位于矩形敞口正下方的分流底板区域中央设有若干个圆孔A，圆孔A的数量与成对出现的滑槽的对数相等，每个圆孔A均位于明渠水槽长度方向的中心线与每对滑槽中心线交点的正下方，滑槽自翼墙顶部起始，在延伸至翼墙底部后继续向下伸入分流室内10cm。

所述的堰模块包含矩形堰模块和圆缘堰模块两种类型，矩形堰模块为长方体，圆缘堰模块是上游侧顶部为圆弧形的长方体，矩形堰模块和圆缘堰模块的宽度与矩形敞口的宽度相等，圆缘堰模块的高度高于矩形堰模块的高度，矩形堰模块和圆缘堰模块的底部中央均设有凹洞，矩形堰模块和圆缘堰模块左右两侧面的中央均设有滑动块，滑动块高度等于翼墙高度与堰模块高度之和的90％，滑动块的厚度等于滑槽的深度，连接有滑动块的矩形堰模块和圆缘堰模块沿着滑槽经矩形敞口插入明渠水槽和分流室，矩形堰模块和圆缘堰模块在滑槽的限制下仅能在竖直方向上运动，矩形堰模块在竖直方向下降至最低点时的顶部高程与底板高程相等，圆缘堰模块在竖直方向下降至最低点时的顶部高程高于底板高程，矩形堰模块和圆缘堰模块顶部高程以上的滑槽由滑动块填充，保证矩形堰模块和圆缘堰模块顶部高程以上的翼墙表面保持平整。

所述的矩形堰模块分为整体式矩形堰模块、可拆卸式挡水矩形堰模块和可拆卸式过水矩形堰模块，可拆卸挡水堰组块为可拆卸式挡水矩形堰模块上的可拆卸部分，可拆卸挡水堰组块包括正三棱柱组块0、直角梯形组块A、直角梯形体组块B、直角梯形体组块C、直角梯形体组块D、等腰直角三棱柱组块A、等腰直角三棱柱组块B、等腰直角三棱柱组块C、等腰直角三棱柱组块D和等腰直角三棱柱组块E，可拆卸过水堰组块为可拆卸式过水矩形堰模块的组成部分，可拆卸过水堰组块包含直角梯形体组块E、直角三棱柱组块和半椭圆柱组块三类，可拆卸挡水堰组块和可拆卸过水堰组块的侧面均设有结构槽，结构销为横截面是六角星形的柱体，结构塞是结构销沿长度方向对等分割形成的柱体，结构槽和结构塞的横截面为六角星形的一半，结构销和结构塞可插进结构槽，结构塞插进结构槽后完全填充结构槽的空间，实现结构槽所在表面平整。