[實(shí)用新型]一種全自動(dòng)測(cè)量及控制用試驗(yàn)結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320475867.3
• 申請(qǐng)日: 2013-08-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203941082U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)遠(yuǎn)揚(yáng);戚定滿;顧峰峰;沈淇;王巍;孔令雙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海河口海岸科學(xué)研究中心
• 主分類號(hào): G01N15/00
• 分類號(hào): G01N15/00;G01M10/00
• 代理公司: 上海三和萬(wàn)國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31230
• 代理人: 陳偉勇

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于水利、水運(yùn)、環(huán)境工程機(jī)理性研究技術(shù)領(lǐng)域，具體的來(lái)說(shuō)涉及細(xì)顆粒泥沙物理動(dòng)力過(guò)程及運(yùn)動(dòng)特性的全自動(dòng)測(cè)量及控制用試驗(yàn)結(jié)構(gòu)。?

背景技術(shù)

粗顆粒泥沙在水中的運(yùn)動(dòng)過(guò)程較易分辨，無(wú)需特定設(shè)備即可觀測(cè)；但對(duì)于細(xì)顆粒，其在水中的含量會(huì)顯著改變水體的渾濁度和辨識(shí)度，更重要的是，細(xì)顆粒運(yùn)動(dòng)會(huì)顯示程度不一的群體性、隨機(jī)性與環(huán)境敏感性，其動(dòng)力機(jī)理與運(yùn)動(dòng)過(guò)程十分復(fù)雜。細(xì)顆粒泥沙在水中的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)過(guò)程及動(dòng)力特性等是泥沙基礎(chǔ)理論體系中一個(gè)最基本、最核心的研究對(duì)象，它的相關(guān)參數(shù)是表征泥沙運(yùn)動(dòng)特征和地形地貌演變最重要的指標(biāo)。到目前為止，對(duì)于細(xì)顆粒泥沙在水中的相關(guān)機(jī)理、微觀動(dòng)力過(guò)程等物理狀態(tài)的描述仍無(wú)統(tǒng)一、適應(yīng)性廣、理論性強(qiáng)的公式和參數(shù)。因此，在國(guó)內(nèi)外不同文獻(xiàn)上可以見(jiàn)到大量的，以室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和理論推導(dǎo)等為基礎(chǔ)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)值或經(jīng)驗(yàn)公式。不同的公式形式差異巨大；再加上泥沙研究學(xué)科相關(guān)參數(shù)的地域性與經(jīng)驗(yàn)型較強(qiáng)，因此在不同的工程實(shí)踐中，選擇一個(gè)合適的泥沙動(dòng)力學(xué)參數(shù)是一件非常令人困惑的事情，最恰當(dāng)?shù)姆椒ㄊ遣捎靡环N合適的室內(nèi)裝置，選擇合適的試驗(yàn)條件給出相關(guān)參數(shù)。?

長(zhǎng)期以來(lái)，主要依賴現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)或直水槽室內(nèi)試驗(yàn)來(lái)研究其相關(guān)基本理論，但是由于細(xì)顆粒泥沙顆粒小、沉降過(guò)程慢，在試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行水流泥沙試驗(yàn)時(shí)，完成全部起懸沉積過(guò)程的時(shí)間較長(zhǎng)，因此就需要很長(zhǎng)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(xì)顆粒泥沙會(huì)帶來(lái)水泵攪動(dòng)破壞絮團(tuán)和水流結(jié)構(gòu)的問(wèn)題。?

環(huán)形水槽是近幾十年來(lái)國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最合適的細(xì)顆粒泥沙動(dòng)力試驗(yàn)設(shè)備，環(huán)形水槽從理論上來(lái)講實(shí)際上是模擬了無(wú)限長(zhǎng)的長(zhǎng)直水槽，其主要優(yōu)勢(shì)在于：（1）不需回水裝置和消能設(shè)施，不破壞泥沙的絮凝狀態(tài)，即泥沙能在與現(xiàn)場(chǎng)條件相似的狀態(tài)下沉積、起動(dòng)和輸移；（2）操作方便，試驗(yàn)水深、含沙濃度、水流速度可方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)；（3）有機(jī)玻璃槽體可改造性強(qiáng)，可適應(yīng)不同類型的各種試驗(yàn)條件和要求。?

對(duì)于利用通過(guò)環(huán)形水槽來(lái)研究泥沙微觀動(dòng)力學(xué)特性，在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)應(yīng)用了多年。綜合文獻(xiàn)來(lái)看，相關(guān)參數(shù)均具有特定的適用條件和適用范圍，不能簡(jiǎn)單的定性其正確與否，因?yàn)檠芯空叩难芯磕康摹⒖紤]因素的差異，各種結(jié)論對(duì)不同情況均有很強(qiáng)的適用性。因此，不能不加分析直接運(yùn)用到特定的工程實(shí)踐中去，尤其在那些復(fù)雜環(huán)境的水域。?

此外，以往環(huán)形水槽試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)在水流流速測(cè)量、含沙量測(cè)量、主槽體的控制系統(tǒng)、取水樣設(shè)備等方面還有諸多問(wèn)題或者不足之處。現(xiàn)在測(cè)控儀器飛速發(fā)展，測(cè)量及控制的可靠性、精度和測(cè)量范圍逐步提高，因此十分有必要利用最新的測(cè)控設(shè)備來(lái)重新設(shè)計(jì)出一個(gè)全自動(dòng)、高精度的環(huán)形水槽試驗(yàn)裝置系統(tǒng)，為細(xì)顆粒泥沙動(dòng)力過(guò)程及其相關(guān)機(jī)理的研究提供幫助。?

在幾十年環(huán)形水槽的建造和運(yùn)行中，三個(gè)比較核心的環(huán)形水槽制作存在的難點(diǎn)如下。?

（1）如何通過(guò)環(huán)形水槽整體制作誤差的控制，和最優(yōu)轉(zhuǎn)速比的選擇來(lái)減少二次流；?

（2）在盡量減少干擾情況下，如何搭載先進(jìn)的三維高頻測(cè)流設(shè)備與聲學(xué)光學(xué)測(cè)沙設(shè)備，提高測(cè)量精度；?

（3）如何保證控制的精確性、穩(wěn)定性和試驗(yàn)的可重復(fù)性。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供?一種全自動(dòng)測(cè)量及控制用試驗(yàn)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的水槽不僅可以用于水流、泥沙動(dòng)力特性的研究，還可應(yīng)用于水質(zhì)、水環(huán)境、生態(tài)、漁業(yè)、船舶、傳熱等相關(guān)試驗(yàn)。?

為了解決上述問(wèn)題本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣的：?

一種全自動(dòng)測(cè)量及控制用試驗(yàn)結(jié)構(gòu)，室內(nèi)地平上設(shè)置有一水平機(jī)座，水平機(jī)座上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有可轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)形水槽，環(huán)形水槽內(nèi)均布有若干剪力環(huán)，剪力環(huán)連接吊桿旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，吊桿旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)連接一龍門(mén)架；所述水平機(jī)座上具有一中心軸，中心軸穿過(guò)環(huán)形水槽連接龍門(mén)架的上端；所述旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，包括旋轉(zhuǎn)架，旋轉(zhuǎn)架圍繞中心軸布置，旋轉(zhuǎn)架上部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和升降驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)架的下部末端連接剪力環(huán)。?

所述龍門(mén)架的跨度為3.900米，龍門(mén)架的高度為2.265米。?

所述剪力環(huán)為12個(gè)。?

所述剪力環(huán)為高強(qiáng)度亞克力澆筑透明板一次性無(wú)縫熱壓整體成型制成。?

所述旋轉(zhuǎn)架上設(shè)置有升降傳感器。?

所述環(huán)形水槽外半徑為1.095m，內(nèi)半徑為0.920m，水槽寬度為0.160m，壁厚0.015m，水槽最大高度為0.5m，水槽的旋轉(zhuǎn)半徑R=1.000m。?

所述環(huán)形水槽為高強(qiáng)度亞克力澆筑透明板一次性無(wú)縫熱壓整體成型制成。?