[發明專利]適用于大型透明水槽內模擬一階和二階模態內孤立波的實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 202011379879.7
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112697390B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 徐峻楠;杜輝;魏崗;王少東
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

本發明公開了一種適用于大型透明水槽內模擬一階和二階模態內孤立波的實驗裝置及方法，裝置包括透明水槽；直線導軌，安裝在所述透明水槽長度方向的兩側；百葉門聯動控制箱，安裝在所述縱移軌道上，其內部設有聯動控制機構；縱移驅動機構，用于驅動百葉門與百葉門聯動控制箱沿直線導軌運動；百葉門，由若干細長薄型葉片組成，全部葉片構成的“隔門”采用重疊方式排列，閉合時重疊部分具有良好的密封性，所述葉片可以在聯動控制機構的控制下同步瞬間旋轉開啟和閉合的同時還可沿透明水槽高度方向上、下移動。本發明可構建一階和二階模態內孤立波所需的方勢阱。

技術領域

本發明是一種可模擬一階和二階模態海洋內波的實驗裝置，尤其是涉及密度分層透明水槽中產生二階模態內孤立波的裝置，特別適用于長度較長的大型透明水槽內模擬具有一定躍層厚度的密度分層海洋中的二階模態內孤立波。

背景技術

海洋中由于水溫和鹽度的差異，使得海水密度在各深度層的分布不同，在淡水與鹽水之間的界面易被擾動而產生內波。內波的恢復力極其微弱，約為表面波的0.1％，目前觀測到的內波波幅達百多米量級，其不僅對海洋生態調節起到了重要作用，而且對海洋工程結構物以及水下航行器安全產生不可忽視的影響。因此通過實驗室模擬內孤立波的生成演化及其與結構物作用，具有重要意義。

目前用于產生內孤立波的實驗裝置大致分為兩類：

一是通過機械裝置擾動密度分層界面來殘剩內孤立波，如搖板式造波方法，其不僅對流體的密度分層要求較高，且控制生成內孤立波基本要素的結構較為復雜；

二是通過構建重力勢阱的方式，自發產生內孤立波，如提升閘門式、卷簾門式、槽拉門式以及百葉門式等，其中百葉門式造波裝置具有對水體擾動小，操作安全便利以及產生的內孤立波質量較高等優點。

但以上兩類造波裝置僅限于制造一階模態內孤立波，均無法制造二階模態內孤立波，對于實驗室研究內孤立波而言存在不足。

發明內容

本發明目的是：為克服在大型分層流試驗透明水槽中制造二階模態內孤立波工序繁瑣、重復性差以及造波質量不易控制等不足，同時遵循結構簡潔、操作安全便利的原則，本發明提出一種新型復合式一階、二階模態內孤立波造波裝置。這種造波裝置在旋轉百葉門重力式內孤立波造波裝置基礎上，對百葉門結構進行改進，使其可構建一階和二階模態內孤立波所需的方勢阱。該復合式內孤立波造波裝置同時也繼承了旋轉百葉門重力式內孤立波造波裝置對水體擾動小，操作安全便利的優點。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種適用于大型透明水槽內模擬一階和二階模態內孤立波的實驗裝置，包括：

透明水槽，其內裝有液體，透明水槽上端邊緣沿透明水槽長度方向設有直線導軌；

縱移驅動機構，用于驅動百葉門與百葉門聯動控制機構沿透明水槽上所述直線導軌運動；

百葉門聯動機構，安裝在所述直線導軌上，包括百葉門和帶動百葉門聯動的百葉門聯動控制機構，所述百葉門由若干細長薄型葉片組成，所述葉片可以在所述聯動控制機構的控制下同步瞬間旋轉開啟和閉合，全部葉片構成的“隔門”采用重疊方式排列，閉合時重疊部分具有密封性，多個葉片底部與一底板之間可轉動的連接；

單個所述葉片包括：

葉片本體、第一連桿、第二連桿和聯動塊，其中，所述葉片本體的上端與所述第一連桿的底端剛性連接，第一連桿的上端與所述聯動塊之間滑動連接，所述聯動塊的上端與所述聯動控制機構之間以插銷方式相連；

所述葉片本體的底部設有中空豎腔含有內螺紋，所述底板上設有圓形凹槽；

所述第二連桿包括位于上端的豎桿和連接在所述豎桿底端的圓盤，所述圓盤與所述底板中的圓形凹槽活動連接，第二連桿的豎桿含有外螺紋與葉片本體底部的中空豎腔螺紋連接；