[發明專利]一種桁架式全自動測量及控制環形水槽的試驗裝置有效

申請號：	201310338289.3	申請日：	2013-08-05
公開（公告）號：	CN103592101A	公開（公告）日：	2014-02-19
發明（設計）人：	萬遠揚;黃偉;張宏偉;李為華;吳華林;顧峰峰	申請（專利權）人：	上海河口海岸科學研究中心
主分類號：	G01M10/00	分類號：	G01M10/00
代理公司：	上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230	代理人：	陳偉勇
地址：	201201 上***	國省代碼：	上海;31
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	一種桁架全自動測量控制環形水槽試驗裝置
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

技術領域

本發明屬于水利、水運、環境工程機理性研究技術領域，具體的來說涉及細顆粒泥沙物理動力過程及運動特性的桁架式全自動測量及控制環形水槽室內試驗裝置。

背景技術

粗顆粒泥沙在水中的運動過程較易分辨，無需特定設備即可觀測；但對于細顆粒，其在水中的含量會顯著改變水體的渾濁度和辨識度，更重要的是，細顆粒運動會顯示程度不一的群體性、隨機性與環境敏感性，其動力機理與運動過程十分復雜。細顆粒泥沙在水中的運動形式、運動過程及動力特性等是泥沙基礎理論體系中一個最基本、最核心的研究對象，它的相關參數是表征泥沙運動特征和地形地貌演變最重要的指標。到目前為止，對于細顆粒泥沙在水中的相關機理、微觀動力過程等物理狀態的描述仍無統一、適應性廣、理論性強的公式和參數。因此，在國內外不同文獻上可以見到大量的，以室內試驗、現場觀測和理論推導等為基礎的動力學參數值或經驗公式。不同的公式形式差異巨大；再加上泥沙研究學科相關參數的地域性與經驗型較強，因此在不同的工程實踐中，選擇一個合適的泥沙動力學參數是一件非常令人困惑的事情，最恰當的方法是采用一種合適的室內裝置，選擇合適的試驗條件給出相關參數。

長期以來，主要依賴現場觀測或直水槽室內試驗來研究其相關基本理論，但是由于細顆粒泥沙顆粒小、沉降過程慢，在試驗室內進行水流泥沙試驗時，完成全部起懸沉積過程的時間較長，因此就需要很長的水槽，普通的直槽通常難以滿足距離要求，而且用直槽研究細顆粒泥沙會帶來水泵攪動破壞絮團和水流結構的問題。

環形水槽是近幾十年來國內外公認為最合適的細顆粒泥沙動力試驗設備，環形水槽從理論上來講實際上是模擬了無限長的長直水槽，其主要優勢在于：（1）不需回水裝置和消能設施，不破壞泥沙的絮凝狀態，即泥沙能在與現場條件相似的狀態下沉積、起動和輸移；（2）操作方便，試驗水深、含沙濃度、水流速度可方便地進行調節；（3）有機玻璃槽體可改造性強，可適應不同類型的各種試驗條件和要求。

對于利用通過環形水槽來研究泥沙微觀動力學特性，在國內外已經應用了多年。綜合文獻來看，相關參數均具有特定的適用條件和適用范圍，不能簡單的定性其正確與否，因為研究者的研究目的、考慮因素的差異，各種結論對不同情況均有很強的適用性。因此，不能不加分析直接運用到特定的工程實踐中去，尤其在那些復雜環境的水域。

此外，以往環形水槽試驗裝置的設計在水流流速測量、含沙量測量、主槽體的控制系統、取水樣設備等方面還有諸多問題或者不足之處。現在測控儀器飛速發展，測量及控制的可靠性、精度和測量范圍逐步提高，因此十分有必要利用最新的測控設備來重新設計出一個全自動、高精度的環形水槽試驗裝置系統，為細顆粒泥沙動力過程及其相關機理的研究提供幫助。

在幾十年環形水槽的建造和運行中，三個比較核心的環形水槽制作存在的難點如下。

（1）如何通過環形水槽整體制作誤差的控制，和最優轉速比的選擇來減少二次流；

（2）在盡量減少干擾情況下，如何搭載先進的三維高頻測流設備與聲學光學測沙設備，提高測量精度；

（3）如何保證控制的精確性、穩定性和試驗的可重復性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，克服現有技術存在的問題，提供一種桁架式全自動測量及控制環形水槽的試驗裝置，該裝置的水槽不僅可以用于水流、泥沙動力特性的研究，還可應用于水質、水環境、生態、漁業、船舶、傳熱等相關試驗。

為了解決上述問題本發明的技術方案是這樣的：

一種桁架式全自動測量及控制環形水槽的試驗裝置，室內地平上設置有一水平機座，水平機座上設置有驅動機構，驅動機構上設置有可轉動環形水槽，環形水槽內均布有若干剪力環，剪力環連接吊桿旋轉系統，吊桿旋轉系統連接一龍門架。

所述龍門架的跨度為3.900米，龍門架的高度為2.265米。

所述剪力環為12個。

所述剪力環為高強度亞克力澆筑透明板一次性無縫熱壓整體成型制成。

所述水平機座上具有一中心軸，中心軸穿過環形水槽連接龍門架的上端。