[發明專利]組合式水槽剪切流導流裝置

有效

• 申請號: 201610302060.8
• 申請日: 2016-05-09
• 公開（公告）號: CN105761596B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 馬玉祥;宋永波;董國海;馬小舟
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司21212
• 代理人: 高永德,李洪福

技術領域

本發明所述的組合式水槽剪切流導流裝置，涉及一種流體物理模型技術。

背景技術

波流相互作用是海洋工程研究領域一個重要的研究方向，實驗研究是開展波流相互作用必不可少的手段，實際海洋中的大部分水流速度都是沿水深是變化的，但是現有波流水槽只能產生沿水深近似均勻的水流，因此無法直接用現有波流水槽進行波浪與剪切流的相互作用，給研究帶來了很大的困難。近些年實驗研究剪切流所采用的導流設備有些利用蜂窩狀透水管的性質，利用水流流速在網管中衰減與管長之間的關系，做成長度有一定梯度的導流管，由于條件限制和試驗水槽的復雜性，剪切效果不理想，且剪切梯度很難調節和控制。另外，還有一些通過使用射流泵制造剪切流，在出流口使用高度不同的射流泵，設置每層射流泵出流的流速來達到制造剪切流的效果，但是存在成本很高且安裝工藝復雜，水下操作困難等問題。此外，剪切流裝置通過控制板的穿孔大小的方式，配合蜂窩狀的穩流管實現一定程度的剪切流效果，利用實心板和穿孔板的結合對來流進行導流，雖然現有技術能達到減小流體湍流強度的目的，但仍無法全面的制造出不同實驗要求的剪切流，由于水槽環境的限制和研究中不斷變化的水深條件，導致現有技術在在水槽產生剪切流的效果不理想。

針對上述現有技術中所存在的問題，研究設計一種新型的組合式水槽剪切流導流裝置，從而克服現有技術中所存在的問題是十分必要的。

發明內容

鑒于上述現有技術中所存在的問題，本發明的目的是研究設計一種新型的組合式水槽剪切流導流裝置。用以解決現有技術中存在的波流水槽中無法產生期望剪切流的問題，并且實現通過組合式水槽剪切流導流裝置提高在水槽中制造試驗預期剪切流的精度且可在一定程度上調節剪切梯度，可適應不同程度的水深。

本發明的技術解決方案是這樣實現的：

本發明所述的組合式水槽剪切流導流裝置，包括水槽、水槽底部兩端加工有入水口和出水口；其特征在于所述的水槽底部靠近入水口的位置沿水槽長度方向設置有滑道；在所述的滑道上裝有承重板，穩流裝置垂直固定在承重板上，穩流裝置的邊緣與水槽的內側壁相接觸，穩流裝置的高度接近水面；在穩流裝置與出水口之間垂直安裝有可升降導流裝置。

本發明的所述的水槽為水循環水槽，可以利用水循環系統制造出沿水深均勻流場。

本發明的所述的穩流裝置是由若干長度一致，孔徑一致的透水網管按照蜂窩狀均勻焊接而成，水平放置和垂直放置的組合形式使用。

本發明的所述的可升降導流裝置包括：可升降式導流板、卡槽(6)及電動推桿；可升降式導流板垂直裝于水槽底部；可升降式導流板的兩側約束在垂直固定于水槽內側壁的卡槽(6)中；可升降式導流板的頂部與固定在水槽上方的電動推桿相連接。

本發明的所述的可升降式導流板是由穿孔導流板、實心板上下組合而成；實心板垂直安裝于水槽底部；穿孔導流板的頂部與電動推桿相連接，側邊裝于卡槽(6)內，在電動推桿的作用下沿卡槽(6)上下移動。

本發明的所述的電動推桿通過電機控制穿孔導流板升降，來適應不同水深或調節不同程度梯度的剪切流，所述驅動電機為伺服電機，所述伺服電機的信號輸出端與PLC控制器連接。

本發明的所述的穿孔導流板由PVC或金屬板制成，包括：卡圈前板、卡圈后板、類光圈機構、旋轉環、鏈條及阻尼旋轉開關；卡圈前板與卡圈后板上加工有多個等徑圓孔，卡圈前板與卡圈后板一同將類光圈機構固定在圓孔中；旋轉環的外徑加工有雙排齒輪，旋轉環與類光圈機構相連接；鏈條將相鄰的兩個旋轉環依次連接，阻尼旋轉開關與相鄰的旋轉環通過鏈條連接；通過阻尼旋轉開關的旋轉實現控制所有類光圈機構內葉片的快速同步開啟與關閉。

本發明的所述的卡圈前板與卡圈后板的最大開孔面積之和為穿孔導流板面積的60-70％；通過銷釘上下連接數排穿孔導流板，對來流進行變形，通過調節成排孔徑的大小，形成一定的梯度來使來流變形為預期梯度的剪切流。

具體工作狀態為，水流通過水循環系統從水槽出流口11處流出，經過固定在附近的穩流裝置2，并調節穩流裝置2與出流口的距離，形成了比較穩定的均勻流體，再經過放置后方的導流板3構成的導流裝置，形成一定程度的剪切流，再通過調節控制開關改變導流板3的開孔大小來精確控制剪切流的剪切度，以實現預期梯度的剪切流的導流效果。

本發明的優點是顯而易見的，主要表現在：

1、本發明通過在水槽入水口附近放置穩流裝置，當水流經過時，能很大程度的減小湍流度，使流速穩定。