[發明專利]一種可控制內波水槽流體分層裝置及其方法

在審

• 申請號: 201810350109.6
• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN108594905A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 詹杰民;王南欽;羅瑩瑩;李雨田;龔也君;李熠華;胡文清;路天棟
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02;E02B1/02
• 代理公司: 廣州潤禾知識產權代理事務所(普通合伙) 44446
• 代理人: 周鄭奇;林名欽

本發明公開了一種可控制內波水槽流體分層裝置，包括鹽水箱以及與鹽水箱相連的水槽，所述水槽在注水口處設有開合結構，所述開合結構設有伸縮裝置，開合結構在伸縮裝置的控制下展開收縮以控制從注水口進入到水槽中的水流的速度。本發明通過在注水口處設置開合結構，并人為控制開合結構的展開收縮程度來控制進入到水槽中的鹽水的流速，使得鹽水對水的沖擊效果不同，形成不同濃度梯度分層的混合層。本發明通過開合結構調節鹽水流速最終實現對混合層的濃度梯度分層進行改變，首先省去原有方法中混合液體的設備，減少制作成本，其次還能夠盡可能地避免水槽中的鹽水與上層淡水因為分子擴散而充分混合。

技術領域

本發明屬于海洋內波技術領域，更加具體的說，是涉及一種可控制內波水槽流體分層裝置及其方法。

背景技術

內波是一種重要的海水運動，是轉移大中尺度運動能量的重要環節，也是引起海水混合、形成細微結構的重要原因。它將海洋上層能量傳至深層，也將深處較冷的海水連同其中的營養物質帶到較暖的淺層，從而促進生物的生長。因此內波的研究成為了研究的重點，而要形成內波關鍵是要對海洋分層環境的模型。目前國內內波實驗室采用的是雙缸法進行分層水的制取。但是雙缸法不能實現鹽水任意分層的形式，因此專利CN201410141258.3，公開了一種密度分層流體的制取方法，為海洋分層環境實驗室模擬提供簡單有效的分層技術。該發明采用自動控制方法控制淡水箱和鹽水箱的出水流量；設置混合器，使鹽水和淡水充分混合；設置增壓泵，使鹽水和淡水以可控的速度注入分層水池，形成分層流體；采用PID技術調節電動閥的開度、采用變頻器調節增壓泵的轉速，組成雙重調節方法，精確控制鹽水和淡水的流量，使其按照預先設定的流量變化規律調節，從而制取包括躍變分層和線性分層在內的任意曲線的密度分層剖面。但是，無論是雙缸法還是上述的方法，都需要將鹽水與淡水攪拌混合調配特定濃度的鹽水后再注入到分層水池，但由于攪拌時間過長導致整個實驗的時間過長，水槽中的淡水與鹽水有可能已經發生分子擴散而實現一定程度的混合，使得水槽中無法得到特定的鹽水密度剖面，很多內波實驗無法開展。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種能夠快速而且簡單的可控制內波水槽流體分層裝置及其方法。

為實現上述目的，本設計發明提供如下技術方案：

一種可控制內波水槽流體分層裝置，包括鹽水箱以及與鹽水箱相連的水槽，所述水槽在注水口處設有開合結構，所述開合結構設有伸縮裝置，開合結構在伸縮裝置的控制下展開收縮以控制從注水口進入到水槽中的水流的速度以及方向，所述鹽水箱與水槽之間設有用于將鹽水箱的鹽水輸入到水槽中的水流控制裝置。

一種可控制內波水槽流體分層裝置，包括鹽水箱以及與鹽水箱相連的水槽，所述水槽在注水口處設有開合結構，所述開合結構設有伸縮裝置，開合結構在伸縮裝置的控制下展開收縮以控制從注水口進入到水槽中的水流的速度與方向。

本發明通過在注水口處設置開合結構，并人為控制開合結構的展開收縮程度來控制進入到水槽中的鹽水的流速以及方向，使得鹽水對水的沖擊效果不同，形成不同濃度梯度分層的混合層。當需要鹽分濃度梯度的變化大，相對較薄且分層明顯的過渡層時，可以展開開合結構，減緩鹽水進入到水槽時的速度以及調節其進入到水槽時的方向，讓其更加平緩地進入到水槽中，而需要鹽分濃度梯度的變化小，相對較厚且分層不明顯的過渡層時，則可以收縮開合結構，讓開合結構不再阻礙鹽水的流入，讓鹽水與水分充分混合。本發明通過開合結構調節鹽水流速最終實現對混合層的濃度梯度分層進行改變，一方面省去原有方法中混合液體的設備，減少制作成本，另一方面，由于減少了液體混合的步驟，人們無需等待液體充分混合后再加入水槽，縮短了操作的時間，所以能夠盡可能地避免水槽中的鹽水與上層淡水因為分子擴散而充分混合。

所述流體分層裝置還包括中央處理單元，所述中央處理單元與水流控制裝置信號連接，所述水流控制裝置為恒速泵，用于將鹽水以恒定速度從鹽水箱輸送到水槽。