[发明专利]一种模拟海底潮流沙波对管道工程影响的装置与实验方法

摘要

本发明公开了一种模拟海底潮流沙波对管道工程影响的装置与实验方法，该装置包括实验水槽及生潮系统、地形扫描系统、海底管道模拟测量系统和数据采集处理及控制器，实验水槽及生潮系统用于模拟海底沙坡并利用水泵形成往复流；地形扫描系统利用超声地形仪采集沙坡形态，并将数据传输到数据采集处理及控制器；海底管道模拟测量系统利用设置在管道模型侧壁上的光纤应变传感器采集管道变形数据，利用高速摄像机采集管道位移信息，并将信息传输到数据采集处理及控制器。利用此装置可进行海底潮流沙波对管道工程影响的实验。该装置利用水泵形成周期变化的水流模拟潮流场、结合潮流沙波的形成，模拟沙波对海底管道的影响，采集数据真实，参考价值高。

主权项

1.一种模拟海底潮流沙波对管道工程影响的装置，包括实验水槽及生潮系统(1)、地形扫描系统(2)、海底管道模拟测量系统(3)和数据采集处理及控制器(4)，其特征在于：所述实验水槽及生潮系统(1)包括水槽(11)、循环管道(12)、缓坡沙坑(13)、双向变频水泵(14)、变频控制器(15)和流速仪(16)；所述缓坡沙坑(13)设置于所述水槽(11)中部，其两端凸起、中间凹陷形成用于容纳海沙的容腔，同时凸起部位通过缓坡(17)与水槽底部连接，所述缓坡(17)的高度逐渐减小；所述循环管道(12)设置于所述水槽(11)下侧，其进、出口端分别设置于所述水槽(11)相对的两个端部底面上；所述缓坡沙坑(13)内填充海沙；所述双向变频水泵(14)安装在所述循环管道(12)上，所述变频控制器(15)分别与双向变频水泵(14)及数据采集处理及控制器(4)连接，能依据数据采集处理及控制器(4)的指令控制所述双向变频水泵(14)工作；所述流速仪(16)安装在水槽(11)内部，其与数据采集处理及控制器(4)连接，向其传输水槽(11)内的水流速度；所述地形扫描系统(2)包括超声地形仪、连接杆(22)和运动装置(23)；所述超声地形仪的探头(21)安装在所述连接杆(22)上，所述连接杆(22)安装在所述运动装置(23)上，由所述运动装置(23)控制其运动轨迹；所述连接杆(22)能通过伸缩的方式改变所述超声地形仪的探头(21)的位置；所述超声地形仪与所述数据采集处理及控制器(4)连接，用于回传缓坡沙坑内的海沙地貌；所述海底管道模拟测量系统(3)包括管道模型(31)、配重(33)、光纤应变传感器(32)和高速摄像机(34)；所述高速摄像机(34)安装在所述水槽(11)的上方，与所述数据采集处理及控制器(4)相连，用于拍摄并回传缓坡沙坑内海沙(13)的形貌；所述管道模型(31)放置在所述缓坡沙坑(13)内，其局部或全部被海沙掩埋；所述管道模型(31)内部设有配重(33)；所述光纤应变传感器(32)固定设置于所述管道模型(31)的侧壁上，且与所述数据采集处理及控制器(4)相连，用于将检测到的管道模型(31)应变数据回传。