[發明專利]一種雙板式內孤立波造波裝置及其造波方法

有效

• 申請號: 201110056633.0
• 申請日: 2011-03-09
• 公開（公告）號: CN102221446A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 范模;屈衍;尤云祥;胡天群
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海石油研究中心;上海交通大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

技術領域

本發明涉及一種造波裝置，特別是關于一種造波參數可控的雙板式內孤立波造波裝置及其造波方法。

背景技術

在實際海洋中，海水的溫度、鹽度和密度是隨空間與時間變化的，由此會產生影響水中航行體與海洋工程結構安全運行的海洋內孤立波。分層流試驗水槽是研究海洋內孤立波特性的主要設備，其中內孤立波的模擬是進行實驗研究的主要技術條件。在內波試驗水槽中，有許多產生內孤立波的方法。現有的內孤立波造波技術主要有抽板式、振動臺式、劃漿擾動式和閘門式等等。這些造波技術的基本原理是對靜止的分層流體施加一個瞬態的擾動，從而在分層界面上產生內孤立波。然而這些造波技術都具有缺陷：即“擾動”的施加是人為的，過程很難控制，通常由操作人員的經驗所決定，因此難以穩定地控制擾動的大小和持續時間，以產生波形參數可控的內孤立波，也很難產生波形可重復的內孤立波。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種造波參數可控的雙板式內孤立波造波裝置及其造波方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種雙板式內孤立波造波裝置，其特征在于：它包括一密度分層水槽、一上推板、一下推板、兩套傳動機構和一控制終端；所述上、下推板布置于所述水槽的橫斷面上，且所述上、下推板與所述水槽等寬；兩套所述傳動機構分別連接所述上、下推板，并由所述控制終端控制；所述控制終端通過改變傳動機構的傳動方式，驅動所述上、下推板以各自的速度、加速度和行程反向水平運動。

每套所述傳動機構包括兩條滑軌、四個皮帶輪、一傳動皮帶和一電機；所述兩條滑軌分別水平設置在所述水槽兩側的邊壁上；所述四個皮帶輪圍成矩形，且其中三個皮帶輪固定在所述水槽一側的邊壁上，另一皮帶輪與所述電機的輸出軸連接；所述傳動皮帶與所述上推板或下推板連接，且所述傳動皮帶依次繞過所述四個皮帶輪；所述電機固定在所述水槽的邊壁上，并與所述控制終端連接；所述上、下推板兩側均安裝有滑輪，使所述上、下推板可沿著所述滑軌滑動。

在所述上、下推板的一側分別加裝橫向支撐。

一種上述雙板式內孤立波造波裝置的造波方法，其包括以下步驟：1)在水槽中先注入兩層密度不同的流體，并使密度躍層位于上、下推板分界線處；2)控制終端通過傳動機構驅動上、下推板同時反向水平運動，使水槽內的兩層流體產生反向流動，從而在兩層流體分層界面上產生上凸或下凹的內孤立波。

為保證水槽內的質量平衡，上、下推板的運動速度有如下關系：

v1v2=h2h1]]>

式中，v₁、v₂分別為上、下推板的瞬時速度，h₁、h₂分別為上、下推板的高度。

所述控制終端通過調整輸入參數，改變所述上、下推板的速度、加速度和行程，從而產生不同波高、不同波速、不同波形的內孤立波。

本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點：1、本發明基于內孤立波的理論模型并結合質量守恒原理，提出了由兩層流體反向流動產生內孤立波的構思，并在水槽內加以實現，從而彌補了現有造波技術缺乏理論依據的不足，為海洋內孤立波的模擬技術提供了新的方向。2、本發明是采用兩塊推板在流體中逆向運動使兩層流體反向流動而產生內孤立波，且對兩塊推板的運動過程進行了分別控制，因此可以控制內孤立波的波形、振幅和波寬等參數，不僅實現了波形參數的可控，而且使同一波形的內孤立波的重復成為可能。3、本發明采用雙板聯動的方式，用電腦對推板的運動過程進行了主動控制，盡可能避免了人為影響，使產生的內孤立波的波形穩定清晰，尾波小。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖

圖2是本發明的造波示意圖

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。