[發明專利]一種模擬異重流在峽谷中運動的試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201810387908.0
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108398237A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 林穎典;熊杰;劉雅鈺;韓東睿;錢煜鵬;袁野平
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 忻明年

本發明公開了一種模擬異重流在峽谷中運動的試驗裝置及方法。該裝置包括平坡水槽，斜坡水槽，激光儀，CCD相機，液壓千斤頂，承重平臺，排水導管，閥門開關，滑輪，導桿，導軌；還包括刻度尺。一種模擬異重流在峽谷中運動的試驗方法，包含有以下步驟：試驗搭建過程、試驗過程、整理試驗裝置及數據分析過程。本發明裝置結構簡單、成本低廉，功能多樣；可適用工況廣泛，試驗精度高；能模擬異重流在峽谷中遇到植被和地形突變的流動過程；試驗過程操作方便，試驗效率高，試驗設計靈活等優點。試驗結果可以為研究異重流的水動力特性提供數據，具有較高的參考價值。

技術領域

本發明涉及一種水利工程的試驗水槽系統，具體涉及一種模擬異重流在峽谷中運動的試驗裝置及方法。

背景技術

異重流，又稱為密度流，是因為密度差異使得其中一種流體沿著交界面流動，在流動過程中不與其他流體發生全局性摻混的現象。異重流現象在自然界和工程界非常普遍，常見有發電廠溫排水、河口區域鹽水楔、水庫排沙、沙層暴、雪崩等現象。異重流按形成原因分為三類：溫度差異異重流、鹽度差異異重流、顆粒異重流。

異重流在自然界和工程界的普遍性和重要性，對國民經濟建設、環境保護等方面有著十分重要的作用。利用異重流研究雷暴天氣，對海岸港區和河口航道清淤；利用異重流通過壩底孔排沙，減少淤積量等；異重流運動過程中的摻混和交換現象的機理，影響交界面阻力的因素，異重流的不恒定流運動等問題，這些都是異重流研究的難點和熱點問題。

現已公布的專利方案中，國內外已經給出多種異重流研究的水槽系統，但水槽系統均為矩形斷面，對于模擬峽谷異重流具有局限性，而本實驗裝置采用多邊形斷面，上部為矩形，下部為等腰梯形，與峽谷形狀具有很強的可比性；已開展的異重流試驗過程中大多存在著裝置模型構件繁多，結構復雜，每次試驗過程需重新制作模型從而導致的試驗成本過高等問題；同時已有模型試驗設計中，鮮有考慮研究異重流遭遇植被、地形突變情況的流動過程裝置的技術方案。

發明內容

本發明克服了現有技術中的不足，提供了一種模擬異重流在峽谷中運動的試驗裝置及方法。

該試驗裝置系統結構簡單，操作方便；能模擬異重流在峽谷中運動遭遇植被和地形突變的試驗工況；通過該試驗裝置系統彌補了以往傳統異重流試驗中模擬異重流類型的單一性，成功實現了對不同類型異重流模擬的試驗裝置系統，并能提高對異重流分析與研究的可靠性、準確性和科學性。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種模擬異重流在峽谷中運動的試驗裝置，包括平坡水槽、斜坡水槽、儲水箱、激光儀、CCD相機、閘門和液壓千斤頂；平坡水槽與斜坡水槽采用鉸接方式直接連通，斜坡水槽和儲水箱采用鉸接方式但是通過閘門隔開。

所述的水槽內部設置可拉升閘門，該閘門將儲水箱和斜坡水槽隔開，水槽上方安裝可移動激光儀，側面安裝CCD相機。

所述的平坡水槽裝有排水設施并且采用固定在不可移動承重臺上。

所述的平坡水槽、斜坡水槽、儲水箱斷面均采用組合圖形，上方為矩形、下方等腰梯形。平坡水槽兩端斷面尺寸一致，斜坡水槽斷面尺寸由左向右逐漸遞減，最左側與平坡水槽斷面尺寸一致，最右側與儲水箱斷面尺寸一致。

進一步說，所述平坡水槽、斜坡水槽、儲水箱的壁面采用亞克力板，所述儲水箱通過液壓千斤頂與方形承重板相連，方形承重板通過導桿與三個滑輪相連接，并且滑輪平面投影中兩兩夾角為120°。

進一步說，所述液壓千斤頂高度可調，通過控制液壓千斤頂的高低而控制斜坡水槽的坡度。

進一步說，CCD相機放置于CCD相機移動平臺上，并且可以通過計算機控制隨激光儀同步移動。

進一步說，所述的平坡水槽最右側的壁面上帶有刻度尺。