[發明專利]一種試驗水槽及其試驗方法

有效

• 申請號: 201710148474.4
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106802228B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 嚴士常;周雅;朱瑞虎;李同飛;楊越
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G09B23/12
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種試驗水槽的試驗方法，其特征在于：使用一種試驗水槽包括進水箱(1)、帶轉彎段水槽(2)、出水箱(4)、儲水箱(5)、水泵(6)和示蹤球(7)，所述進水箱(1)設有進水口(8)和第一矩形薄壁堰(10)，出水箱(4)設有出水口(13)和第二矩形薄壁堰(11)；所述進水箱(1)、帶轉彎段水槽(2)和出水箱(4)順次相接，儲水箱(5)通過連接管分別與進水口(8)、出水口(13)相接；水泵(6)設在進水箱(1)與儲水箱(5)之間的連接管上；示蹤球(7)設在帶轉彎段水槽(2)內；所述帶轉彎段水槽(2)上設有通氣管(3)；所述第一矩形薄壁堰(10)和第二矩形薄壁堰(11)溢流寬度相同，第一矩形薄壁堰(10)堰高高于第二矩形薄壁堰(11)；所述進水箱(1)內正對進水口(8)位置設有擋水板(9)；

具體包括以下步驟：

(1)試驗開始，打開水泵(6)，從儲水箱(5)中加水進入進水箱(1)，由于水泵(6)壓力較大，會使進水中水流有向上沖的趨勢，擋水板(9)使水流沖擊到板上后向擋水板(9)四周均勻擴散，保持水流穩定；

(2)經過一段時間的加水，進水箱(1)中第一矩形薄壁堰(10)上形成堰上水頭H，第一矩形薄壁堰(10)的溢流寬度小于帶轉彎段水槽(2)的寬度，此處的堰流為自由出流且沒有側收縮，根據公式：

式中：Q為流量，m₀為流量系數，B為溢流寬度，g為重力加速度，H為堰上水頭，a為堰高；

可求得進入帶轉彎段水槽(2)的流量Q1；

運用式(2)計算流量系數時，要求堰流水舌下緣為大氣壓強，否則水舌下部空氣會被水流帶走形成負壓，計算得到的流量系數與實際的流量系數會產生較大偏差影響流量計算精度，通過設置通氣管(3)來保證壓強要求，同理，帶轉彎段水槽(2)尾部也會形成類似的堰流，第一矩形薄壁堰(10)和第二矩形薄壁堰(11)的溢流寬度相同，堰高不同，第一矩形薄壁堰(10)的堰高高于第二矩形薄壁堰(11)，使帶轉彎段水槽(2)上下游有水頭差，水流易產生流動，試驗現象更加明顯；

出水箱(4)的寬度大于第二矩形薄壁堰(11)的溢流寬度，第二矩形薄壁堰(11)處的堰流為自由出流且無側收縮，用式(1)、(2)計算流出帶轉彎段水槽(2)的流量Q2；

比較Q1和Q2是否相等即可判斷帶轉彎段水槽(2)中是否為恒定流；

(3)確定水流為恒定流后，用常規實驗儀器進行水位、流速測量常規試驗；

(4)將常規實驗儀器取出，保持水流恒定，向進水箱(1)中加入密度為1g/cm³的白色示蹤球(7)，由于白色示蹤球(7)密度與水相同，白色示蹤球(7)懸浮在水中，用相機記錄白色示蹤球(7)的狀態即可直觀地描述順直段、轉彎段的水流運動規律；

對于轉彎段的橫向環流分析，帶轉彎段水槽(2)中放入丁壩后的丁壩回流區范圍、回流強度、回流區形態分析的問題都能有較為清晰地解釋。

2.如權利要求1所述的試驗水槽的試驗方法，其特征在于：試驗結束后，從帶孔擋板(12)上收集白色示蹤球(7)，水流由出水口(13)流入儲水箱(5)，再由水泵(6)加入進水箱(1)。

3.如權利要求1所述的試驗水槽的試驗方法，其特征在于：所述試驗水槽的出水箱(4)內與帶轉彎段水槽(2)連接處設有帶孔擋板(12)，帶孔擋板(12)均勻設有一個以上圓孔，圓孔孔徑小于示蹤球(7)直徑。