[发明专利]一种卧式循环水槽

说明书

本发明涉及一种卧式循环水槽，包括储水池、造流系统、造波系统，造流系统与造波系统平行串联设置；造流系统包括依次相连的水泵、扩散段、整流段、收缩段、造流试验段，水泵设置于储水池内；造波系统包括造波机、波流试验段、消波装置，造波机的造波板位于波流试验段进水口的上游，消波装置设置于储水池内；造流试验段与波流试验段通过下沉通道连通；水流通过水泵驱动从储水池流经扩散段、整流段、收缩段、造流试验段、下沉通道、波流试验段，最终回到储水池，形成循环回路。本发明充分利用了有限的空间，既能够保证造流需求时的流场品质，也能够保证造波时的大波高、长时间、变水深的波浪需求，还能够完成兼顾波流性能的波流耦合试验。

技术领域

本发明属于船舶与海洋工程水动力试验技术领域，具体涉及一种可以兼顾流场品质和波浪性能的卧式循环水槽。

背景技术

循环水槽是船舶与海洋工程水动力学研究领域的重要试验设备之一。近些年，国内外的各科研单位相继建造了多座不同形式和不同功用的循环水槽，如图1所示，这些传统结构形式的循环水槽都只设有一个试验段，该试验段既可以造流也可以造波。但是上述现有技术存在以下技术问题：

(1)传统形式的卧式循环水槽，为了形成较好的流场品质，扩散段建的较长，占用很大一部空间，导致试验段较短，存在空间利用率不高的问题。

(2)传统形式的卧式循环水槽，只设有一个试验段，即造波与造流功能共用一个试验段。由于试验段进流口处空间及结构的限制，又为了保证水流能够正常循环流动，使得造波设备大多采用摆体式造波机(如图2所示)，摆体式造波板设置在水面附近，该种安装方式和造波形式使得产生的波高基本在0.15米以下，且水深可调范围不大。

(3)传统形式的卧式循环水槽，由于只设有一个试验段，为了水流正常循环流动，只能设置可移动式消波装置。当波流耦合试验时，为了满足长时间造波且保证良好的波浪品质，必须把消波装置放置于试验段下游，此时消波装置会对水流存在一定的阻塞效应；若不放置消波装置，则对岸(弯曲壁面)产生的反射波将会对试验产生影响，即无法长时间造波。因此，不能完成波流耦合复杂工况试验模拟。

(4)传统形式的卧式循环水槽，由于只设有一个试验段，每次只能进行一种试验，单独造流试验或者单独造波试验。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种具有两个试验段且能够兼顾波流品质的卧式循环水槽，进而满足多种水动力学试验需求。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种卧式循环水槽，所述卧式循环水槽包括造流系统和造波系统，所述造流系统与造波系统平行串联设置。

上述方案中，所述卧式循环水槽还包括储水池；所述造流系统包括依次相连的水泵、扩散段、整流段、收缩段、造流试验段，所述水泵设置于所述储水池内；所述造波系统包括造波机、波流试验段、消波装置，所述造波机的造波板位于所述波流试验段进水口的上游，所述消波装置设置于储水池内；所述造流试验段与波流试验段通过下沉通道连通；水流通过水泵驱动从储水池流经扩散段、整流段、收缩段、造流试验段、下沉通道、波流试验段，最终回到储水池，形成循环回路。

上述方案中，所述扩散段的扩散角大于10度。

上述方案中，所述扩散段内设置若干隔板，把水流分隔成多个流动区域。

上述方案中，所述造波机采用非摆体式，造波机包括机架、造波板、造波控制系统、运动单元、伺服电机，所述机架独立于水槽，固定安装于地面上，所述伺服电机和运动单元安装在水面上方的机架上，所述造波板与运动单元连接，通过所述造波控制系统控制所述伺服电机驱动所述运动单元进而带动所述造波板运动。