[發明專利]一種多功能垂直循環造流試驗設施

有效

• 申請號: 201511014727.6
• 申請日: 2015-12-29
• 公開（公告）號: CN105444986B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 韓林生;路寬;熊焰;齊連明;李彥;楊寧;宋雨澤;朱曉陽;李超;王士一;楊磊
• 申請（專利權）人: 國家海洋技術中心
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 崔立增

本發明公開了一種多功能垂直循環造流試驗設施，包括水槽、水洞和造流系統，上層的水槽和下層的水洞通過造流系統的進水管道和出水管道連接起來。水槽兩端的底部設置進水口和出水口，進水口和出水口分別與造流系統的進水管道和出水管道連接，進水口一側設置整流箱。水洞主體為矩形管道結構，水洞的中心軸線與水槽中心軸線平行。水洞由擴張段、穩流段、收縮段和水洞試驗段構成，擴張段、穩流段、收縮段和水洞試驗段之間通過法蘭連接。造流系統的造流泵設置在水槽出水口下方的出水管道外側，造流泵通過法蘭與出水管道連接。本發明同時具備水槽與水洞功能的實驗室試驗設施，可以充分滿足實驗室進行多種流體動力學試驗的需求。

技術領域

本發明涉及水動力學試驗設施，具體地涉及一種同時具備水槽和水洞試驗功能的垂直循環造流試驗設施。

背景技術

近些年來，隨著海洋經濟的高速發展，相關的傳統技術領域如海洋工程、船舶工程等獲得了長足的發展，同時水下航行體、海洋能開發利用等新興技術領域也逐漸興起并日漸成熟。在這些技術的研究與發展過程中，在實驗室進行的水動力學試驗是其中重要的、不可或缺的一環，尤其是開敞式的自由表面水槽試驗和封閉的高速水洞試驗往往都是必備的試驗設施。

現有常見的實驗室水槽、水洞大都是獨立的試驗設施，其造流方式主要以水平循環造流為主，因此室內占地面積大，大部分的空間都用在了造流設施和水流循環管道上，成本也較高。而小型的試驗水槽、水洞往往試驗區域較狹小，很難滿足水下航行體原型、潮流能發電裝置模型等較大型試驗對象的需求。這些問題在一定程度上限制了諸多依托水槽、水洞進行的相關水動力學試驗研究的發展。

發明內容

針對現有實驗室水槽和水洞試驗設施所存在的問題，本發明推出一種多功能垂直循環造流試驗設施，其目的在于將水槽、水洞和造流系統聯接形成內部連通封閉的水流垂直循環回路，提供同時具備水槽與水洞功能的實驗室試驗設施，擴大試驗功能，節省室內空間。

本發明所涉及的多功能垂直循環造流試驗設施采用垂向上下兩層結構，包括水槽、水洞和造流系統，水槽位于上層，水洞位于下層，造流系統的進水管道和出水管道把水槽和水洞連接起來，形成內部連通封閉的水流垂直循環回路。

所述水槽為上部開口的長方體結構，兩端和槽底為鋼筋混凝土材料，側壁為鋼化玻璃。水槽兩端的底部設置進水口和出水口，進水口和出水口分別與造流系統的進水管道和出水管道連接。進水口一側設置整流箱。

整流箱固定在水槽進水口一側的槽底上，由環氧樹脂板的方形整流格層疊而成，整流箱中心垂線與槽底垂直，每個整流格的水平軸線與槽底平行。

所述水洞主體為矩形管道結構，設置在水槽下面，水洞的中心軸線與水槽中心軸線平行。水洞的兩端分別由造流系統的進水管道和出水管道連接水槽兩端底部的進水口和出水口，水洞的底部由底座固定。

所述水洞由擴張段、穩流段、收縮段和水洞試驗段構成，擴張段、穩流段、收縮段和水洞試驗段之間通過法蘭連接。

所述擴張段呈矩形喇叭口狀，整體為喇叭口狀，截面為矩形。擴張段的小口徑端連接與水槽出水口相連的造流系統的出水管道，另一端的喇叭口端連接穩流段。擴張段采用碳鋼材料制成。

所述穩流段為矩形管道，前端口連接擴張段，后端口連接收縮段。穩流段后段內設置多層整流板，整流板上整流格的大小逐漸減小，用于使水流的流線逐漸均勻平直，用于保持流量穩定。穩流段采用碳鋼材料制成。

所述收縮段呈喇叭口狀，截面為矩形，側壁采用三維維式(Witozinsky)曲線設計，以保證出流速度的均勻性。所述收縮段的前端口連接穩流段，后端口連接水洞試驗段。收縮段采用碳鋼材料制成。

所述水洞試驗段為矩形管道，兩側壁為透明鋼化玻璃，便于試驗觀察和光學測量。上下兩面為不銹鋼材料，上壁板可打開，以便試驗對象和測量傳感器的安裝。水洞試驗段前端口連接收縮段，后端口連接與水槽進水口相連的進水管道。