[發(fā)明專(zhuān)利]大型海工風(fēng)洞波浪槽裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310241638.X
• 申請(qǐng)日: 2013-06-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103323210A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建民;張建紅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M9/04
• 分類(lèi)號(hào): G01M9/04
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 賈玉姣;黃德海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種大型海工風(fēng)洞波浪槽裝置。

背景技術(shù)

為了發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)、開(kāi)發(fā)海洋資源、保障海上安全，需要模擬海洋典型載荷環(huán)境，例如模擬海上風(fēng)暴過(guò)程、海洋波浪過(guò)程、海流過(guò)程。現(xiàn)有的波浪水槽僅能夠用于水動(dòng)力學(xué)研究，無(wú)法同時(shí)再現(xiàn)土質(zhì)海床、波浪、海流和海上風(fēng)暴過(guò)程，不能用于模擬極端波浪、海流載荷和海上風(fēng)暴作用下典型海洋工程結(jié)構(gòu)與土質(zhì)海床的多場(chǎng)耦合作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種大型海工風(fēng)洞波浪槽裝置，該大型海工風(fēng)洞波浪槽裝置能夠同時(shí)再現(xiàn)波浪、海流、海上風(fēng)暴過(guò)程，實(shí)現(xiàn)極端波浪、海流載荷和海上風(fēng)暴作用下典型海洋工程結(jié)構(gòu)與土質(zhì)海床的多場(chǎng)耦合作用，通過(guò)高精度流場(chǎng)、土體響應(yīng)和結(jié)構(gòu)響應(yīng)測(cè)試研究揭示海洋工程結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的物理機(jī)制，可為海洋工程地質(zhì)勘探設(shè)計(jì)與海洋施工技術(shù)突破提供大尺度的試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的大型海工風(fēng)洞波浪槽裝置，包括：環(huán)形立式風(fēng)洞，所述環(huán)形立式風(fēng)洞豎直地設(shè)置且具有沿水平方向延伸的上風(fēng)洞直線段和下風(fēng)洞直線段，所述上風(fēng)洞直線段具有風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段，所述風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段的下表面敞開(kāi)；海床土槽，所述海床土槽的上表面敞開(kāi)，所述海床土槽設(shè)在所述下風(fēng)洞直線段的上表面上；和環(huán)形波浪水槽，所述環(huán)形波浪水槽水平地設(shè)置且分為直線波浪槽實(shí)驗(yàn)段和回流波浪槽段，所述直線波浪槽實(shí)驗(yàn)段設(shè)在所述海床土槽的上表面與所述上風(fēng)洞直線段的下表面之間，所述直線波浪槽實(shí)驗(yàn)段的上表面與所述風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段相對(duì)的部分敞開(kāi)，所述直線波浪槽實(shí)驗(yàn)段的下表面與所述海床土槽相對(duì)的部分敞開(kāi)，所述風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段的下表面的外周沿與所述直線波浪槽實(shí)驗(yàn)段密封地相接，所述海床土槽的上表面的外周沿與所述直線波浪槽實(shí)驗(yàn)段密封地相接。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的大型海工風(fēng)洞波浪槽裝置，通過(guò)設(shè)有連通的環(huán)形立式風(fēng)洞、海床土槽和環(huán)形波浪水槽，可同時(shí)再現(xiàn)海流、波浪和海上風(fēng)暴過(guò)程，實(shí)現(xiàn)極端波浪、海流載荷和海上風(fēng)暴下典型海洋工程結(jié)構(gòu)與土質(zhì)海床的多場(chǎng)耦合作用，通過(guò)高精度流場(chǎng)、土體響應(yīng)和結(jié)構(gòu)響應(yīng)測(cè)試研究揭示海洋工程結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的物理機(jī)制，可為海洋工程地質(zhì)勘探設(shè)計(jì)與海洋施工技術(shù)突破提供大尺度的試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)。

另外，根據(jù)本發(fā)明的大型海工風(fēng)洞波浪槽裝置還具有如下附加技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述上風(fēng)洞直線段和下風(fēng)洞直線段之間的兩個(gè)風(fēng)洞連接段與所述上風(fēng)洞直線段和下風(fēng)洞直線段之間分別圓弧過(guò)渡。從而不僅便于環(huán)形立式風(fēng)洞的加工成型，且可提高環(huán)形立式風(fēng)洞的外觀美觀性，同時(shí)可減少環(huán)形立式風(fēng)洞內(nèi)的風(fēng)暴的能量損失，保證模擬的風(fēng)暴過(guò)程逼真。

可選地，所述兩個(gè)風(fēng)洞連接段為直線形或圓弧形。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述回流波浪槽段具有與所述直線波浪槽實(shí)驗(yàn)段平行且相對(duì)的回流直線波浪槽實(shí)驗(yàn)段。從而可提高該大型海工風(fēng)洞波浪槽裝置的適用性。

具體地，所述環(huán)形波浪水槽為跑道形狀。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述海床土槽的外壁、所述上風(fēng)洞直線段的下表面、所述下風(fēng)洞直線段的上表面、所述上風(fēng)洞直線段與下風(fēng)洞直線段之間的風(fēng)洞連接段以及所述直線波浪槽實(shí)驗(yàn)段圍成的空間內(nèi)設(shè)有混凝土支撐結(jié)構(gòu)。從而可提高大型海工風(fēng)洞波浪槽裝置的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段的上表面設(shè)有透明視窗。從而便于操作人員進(jìn)行觀察。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述環(huán)形立式風(fēng)洞和所述環(huán)形波浪水槽具有矩形橫截面。

優(yōu)選地，所述矩形橫截面的四個(gè)角圓弧過(guò)渡。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的大型海工風(fēng)洞波浪槽裝置的立體圖；

圖2為圖1所示的大型海工風(fēng)洞波浪槽裝置的俯視圖；

圖3為圖1所示的大型海工風(fēng)洞波浪槽裝置的剖面圖。

附圖標(biāo)記：

大型海工風(fēng)洞波浪槽裝置100、環(huán)形立式風(fēng)洞1、

上風(fēng)洞直線段10、風(fēng)洞試驗(yàn)段101、下風(fēng)洞直線段11、

風(fēng)洞連接段12、海床土槽2、環(huán)形波浪水槽3、

直線波浪槽實(shí)驗(yàn)段30、回流波浪槽段31、

回流直線波浪槽實(shí)驗(yàn)段311、混凝土支撐結(jié)構(gòu)4、

透明視窗5、海工結(jié)構(gòu)6、土質(zhì)海床7