[發明專利]一種基于人工造浪的水動力提升裝置及其性能測試方法

有效

• 申請號: 202010310227.1
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111501657B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 陳求穩;林育青;朱立俊;范紅霞;陳誠;王智源;王建中;王麗;馮然然;楊培思
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: E02B1/00
• 分類號: E02B1/00;E02B1/02;G06F30/28;G06F30/23;G06F113/08;G06F111/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 馮艷芬

本發明公開了一種基于人工造浪的水動力提升裝置，包括電機、曲軸、漂浮支架、連接線、滑輪和浮筒，所述電機和所述滑輪安裝在所述漂浮支架上，所述曲軸固定在所述電機上，所述連接線一端連接所述曲軸，另一端繞過滑輪與位于漂浮支架下的浮筒連接。本發明還公開了兩種所述水動力提升裝置的性能測試方法，一種是采用物理縮小模型，一種是采用數學建模進行數值模擬。本發明的水動力提升裝置實現了一定區域內的水動力提升，所采用的測試方法也精確的量化了裝置運行后水動力弱區的改善效果，為科學、經濟地運行水動力裝置，改善河道水動力條件提供決策依據。

技術領域

本發明涉及水利技術，尤其涉及一種基于人工造浪的水動力提升裝置及其性能測試方法。

背景技術

隨著水利事業的發展，多處地方建設了閘壩，閘壩一方面可以有效防洪排澇、拒咸蓄淡、澆灌供水，但是另一方面阻礙了水流的連通性，造成河道水動力條件變差，不僅不利于污染物質的輸移，易導致河湖水質惡化，而且“一潭死水”不能滿足人們對“潺潺流水”生動美景的需求。因此，有必要采用人工措施，提升河道局部弱動力區域的水動力條件。

隨著國內旅游產業的蓬勃發展，造浪戲水因趣味性高、游客互動性強，廣受人們的歡迎。現有造浪技術，多應用于船舶與海洋工程領域，目前的人工造浪主要有機械推板式、真空提升式、空氣壓縮式等，各自的特點描述如下：

a、機械推板式。該方式的工作原理是，通過電機帶動固定在水中的推板，產生前后搖動，通過改變搖板的運動頻率和幅度制造波長和波高的波浪。此方式主要適用于室內或較小尺度的人工造浪。

b、真空提升式。利用風機將空腔里面的空氣抽空以提高室內水位，再通過控制系統，按照一定的波浪要素，控制閥門系統的開關，影響氣室水位的高低產生波浪。這種造浪方式，可以制造2m以上的大浪，也被稱為推移流，其氣勢宏偉，主要應用在大型沖浪滑板造浪池和試驗用池。特點是造浪高度高，波浪效果好、觀賞性和娛樂性強，但通常設備效率低，所需功率大，造浪間隔長，建造和運營成本較高。

c、空氣壓縮式。空氣壓縮式是目前室內最常用的造浪方式，是通過風機向下端的空氣腔進行鼓風，經過不斷的抽、排空氣制造波浪。其具有結構簡單、維護保養方便、維護成本低、使用周期長等優點，但設備噪聲大、造浪高度較小。

針對尺度較大的天然沙灘，以上3種常用的造浪方式(機械推板式，真空提升式，空氣壓縮式)，較難得到應用。此外，針對局部弱動力區域，如何定量評價裝置運行后水動力弱區的改善效果，是現有水動力提升裝置技術運用領域亟待解決的難點。

發明內容

發明目的：本發明針對現有技術存在的問題，提供一種基于人工造浪的水動力提升裝置及其性能測試方法，人工造浪設備采用懸浮振蕩式，既可以提升弱動力區的水動力條件，還兼具人工造浪的娛樂效果，尤其適宜尺度較大的天然沙灘等區域，性能測試方法通過水工模型實驗與數值模擬相結合，對裝置的性能及效果進行測試，量化人工造浪裝置的整體和局部區域的造浪效果及水動力提升效果，為造浪裝置的選擇及運行提供決策與依據。

技術方案：本發明所述的基于人工造浪的水動力提升裝置包括電機、曲軸、漂浮支架、連接線、滑輪和浮筒，所述電機和所述滑輪安裝在所述漂浮支架上，所述曲軸固定在所述電機上，所述連接線一端連接所述曲軸，另一端繞過滑輪與位于漂浮支架下的浮筒連接。所述浮筒底盤可以為圓形或方形。

本發明所述的基于人工造浪的水動力提升裝置的性能測試方法，包括如下步驟：

S1、獲取水動力弱區域尺寸；

S2、建立水動力弱區域縮小后的物理模型，其中，縮小比例為預設平面比尺λ_L；

S3、在水動力弱區域物理模型中隨機選擇S個監測點布置浪高監測設備；