[發明專利]一種海洋洋流模擬實驗裝置

有效

• 申請號: 201711036270.8
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107833502B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 黎偉;楊牧;宋偉;羅獻科;李果林
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00;G09B25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種一種模擬海洋洋流實驗裝置及方法，屬于實驗室模擬海洋流場技術領域。本發明在主流道和上流道，所述的主流道和上流道內設有導流板，所述的導流板可以調節導流角度，所述的上流道通過軸承和擋環與主流道連接，所述的上流道通過傳動齒輪組與電機連接，所述的主流道后部設有升降平臺，所述的升降平臺上設有多孔平臺。本發明主要解決了實驗室內模擬海洋工程設備在復雜海洋洋流環境下的相似實驗。

技術領域

本發明設計一種模擬海洋洋流實驗裝置，具體地說設計一種在實驗室中模擬海洋流場中存在的不同水深而表現出海水流速、流態不同的特性的實驗裝置。

背景技術

隨著海洋資源開發區域的不斷擴大，各類海洋工程設備在工程實踐中面臨的海洋工況日益嚴峻。在海洋開發的熱點海域比如中國南海、墨西哥灣海域等，半潛式平臺、海底采礦以及正在大力研發的海洋天然氣水合物開采設備等海工裝備都將面臨各種極端海況的考驗，其中海洋洋流的影響是不可忽視的一個因素。

在海洋等自然水體中流速、流態的分布非常復雜，尤其是海洋中海底的流速、流態與海面流速、流態通常呈現很大差距，這對在這種復雜流場內工作的工程裝備的穩定性提出了挑戰。在實驗室建立能夠表現海洋洋流速度隨深度不斷變化的模擬流場就顯得尤為重要。

1932年美國海灘侵蝕管委會(the Beach Erosion Board)建造了世界上第一臺規則波波浪水槽，由此展開了實驗水槽的研究與應用。法國Sogreah試驗所研制的分段式造波機，推動了實驗室內波浪發生技術的發展。

目前，國內實驗室為模擬這樣的洋流實驗通常選擇建立大型水槽或水池，海洋工程水槽或水池所用的造波設備一般是搖板式造波機或者推板式造波機，占地面積大，建造成本高昂，對于開展海洋工程裝備在復雜的洋流環境中的各項性能指標的模擬實驗造成了一定的影響。

鑒于上述情況，一個能低成本，高效率地夠模擬海洋洋流的工作環境的實驗裝置對海洋工程裝備的開發、制造和測試都有重大意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種海洋洋流模擬實驗裝置及其使用方法。該裝置主要是模擬海洋洋流在不同深度而表現出海水流速、流態不同的特性的實驗裝置。能夠低成本，高效率的模擬洋流流場環境，能低成本的測試海洋工程裝備在海洋洋流中受力情況。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種海洋洋流模擬實驗裝置包括主流道、導流板、可拆卸擋板、軸承、擋環、電機、電機支架、傳動齒輪組、上流道、伸縮探針、多孔平臺、升降器組、主流道支架、上流道轉動支架；主流道由一個大口長方體鋼化玻璃管道作為入口通過連接通道連接一個小口長方體鋼化玻璃管道；小口長方體鋼化玻璃管道中間開有一個圓形開口；若干導流板安裝在主流道連接通道內；可拆卸擋板安裝在主流道小口長方體管道中間開口上方；軸承安裝在主流道小口長方體管道中間開口外部，通過擋環定位，擋環緊貼軸承，通過鉚釘固定在主流道小口長方體管道中間管壁外部；電機支架固定在主流道小口長方體管道外部前端；電機豎直安裝在電機支架上，驅動上方的傳動齒輪組；傳動齒輪組的主動輪連接電機，從動輪連接上流道；上流道安裝在主流道圓形開口上方；伸縮探針安裝在導流板后部一定距離的管道上；升降器組安裝在主流道下側與主流道圓形開口垂直的位置；多孔平臺安裝在升降器組上方；主流道支架安裝在主流道下方；上流道轉動支架安裝在上流道后端下方。

由于采用了上述結構，主流道入口與供水管道連接，使用離心泵提供穩定速度的水流，根據所需要模擬的實際情況調節離心泵轉速從而調節入口水流速度。水流通過導流板的作用速度產生變化，形成流體速度層次變化的流場模擬，海洋洋流的狀態。伸縮探針用于測量任意深度的流場流速，在進行實驗時可將探針收回，避免對流場造成干擾，影響實驗的準確性。上流道可以模擬海洋洋流中某些層段流場流向不同的狀態，通過軸承和擋環支撐上流道，并使上流道可以轉動。主流道出口連接水箱，水箱同時作為水源向離心泵提供足量的實驗用水，整個實驗裝置實現循環用水，有效降低模擬實驗成本。