[發明專利]一種波-流環境耦合試驗系統

在審

• 申請號: 201811245107.7
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109357828A
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 柳國環;黃偉緯
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01M10/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明提供一種波?流耦合試驗系統，包括：兩個蓄水池、試驗水槽、造流平臺、造流裝置、位于試驗水槽內的造波裝置和消波板，其特征在于，兩個蓄水池一個是主蓄水池，一個是L形蓄水池，造流平臺置于L形蓄水池的靠內一側，通過造流平臺和第一豎向擋板形成L形蓄水池，在造流平臺上設置有開設有口的第二豎向擋板，造流裝置置于兩個豎向擋板之間的造流平臺上，其出口連通到第二豎向擋板上的開口處；試驗水槽的底部高于主蓄水池，一側與主蓄水池相連通，另一側與造流平臺相連通，在試驗水槽底部靠中間位置留有開口區域，在所述開口區域布置用于波?流耦合試驗的試驗臺；兩個蓄水池的下部通過連通管相連通。本發明能夠實現波浪?水流耦合作用的模擬。

技術領域

本發明主要涉及土木和水利工程學科防震減災領域，具體而言，是涉及一種波-流環境耦合試驗系統。

背景技術

2018年，地震工程領域首個國家重大科技基礎設施—大型多點地震工程模擬研究設施，由天津大學牽頭建設。該裝置總建筑面積預計達7.7萬平方米，建設周期為5年，建設完成后，將為世界重大工程的抗震研究提供有效平臺。基于此，一些海上長大結構(如：跨海大橋、海上平臺和大型水電站等)，往往承擔著重要的經濟和社會功能。當地震和海嘯等極端災害發生時，我們不僅需要保證結構的安全性，還要保證結構功能的正常使用性。因此，為了提供更加科學可靠的試驗分析，必須要考慮到復雜的環境因素對于海上長大結構的影響。其復雜之處在于，需要考慮波浪-水流環境耦合因素：波浪是水質點的振動引起的能量傳遞，水流是水質點的運動位移產生的沖擊作用，分別屬于不同的荷載，我們需要同時考慮到它們對于結構的影響。

但是，隨著工程技術水平的發展和人們對于結構安全性要求的提升，現有的的試驗方法只考慮單一的外部因素影響，已經不能滿足一些海上長大結構的計算分析。當地震或者海嘯發生時，只考慮波而忽略了流的作用，這樣不能充分考慮環境耦合激勵；若只考慮流而不考慮波的作用，又會低估環境對結構的作用，因而帶來安全隱患。所以，基于海上環境因素的復雜性，此類長大結構需要同時考量在多種因素(波浪和水流耦合)作用下的地震研究分析，以及考量在各種極端條件下的結構安全性分析。

因此，我們必須要考慮到環境因素(波浪和水流耦合)作用對于海上長大結構的影響。考量波-流環境耦合作用，充分考慮環境耦合激勵，對于分析海上結構在一些極端災害條件下的安全性，具有重要意義。

發明內容

本發明為了考慮復雜的環境因素對于海上長大結構的安全性分析的影響，提供了一種波-流環境耦合試驗系統。該系統能夠同時考量結構在波-流環境耦合作用下的動力分析，提供更加科學可靠的試驗分析。本發明采取以下技術方案：

一種波-流耦合試驗系統，包括：兩個蓄水池、試驗水槽、造流平臺、造流裝置、位于試驗水槽內的造波裝置和消波板，其特征在于，兩個蓄水池一個是主蓄水池，一個是L形蓄水池，造流平臺置于L形蓄水池的靠內一側，通過造流平臺和第一豎向擋板形成L形蓄水池，在造流平臺上設置有開設有口的第二豎向擋板，造流裝置置于兩個豎向擋板之間的造流平臺上，其出口連通到第二豎向擋板上的開口處；

所述試驗水槽的底部高于主蓄水池，一側與主蓄水池相連通，另一側與造流平臺相連通，在試驗水槽底部靠中間位置留有開口區域，在所述開口區域布置用于波-流耦合試驗的試驗臺；兩個蓄水池的下部通過連通管相連通；

造波裝置和消波板分別位于試驗水槽的兩邊，所述消波板包括消波前板和消波后板，兩者上面間隔設置有開孔，且兩者的開孔呈現交錯布置；

在所述造流平臺上設計從造流裝置到試驗水槽的八字形開口的穩流段，水流流入試驗水槽時避開分別位于試驗水槽的兩邊的造波裝置和消波板，以將造流裝置產生的水流均勻擴散到所需試驗區域，防止水流直接沖擊造波裝置和消波板。

本發明具有的優點和積極效果是：

一)本系統能夠實現對于結構在波浪-水流環境耦合作用下的研究。