[發(fā)明專利]一種研究破碎波浪對(duì)圓柱的砰擊荷載及壓強(qiáng)分布的實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011580174.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112798223B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高洋洋;朱佳慧;王立忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M10/00
• 分類號(hào): G01M10/00;G01L11/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 萬(wàn)尾甜;韓介梅

1.一種研究破碎波浪對(duì)圓柱的砰擊荷載及壓強(qiáng)分布的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：包括實(shí)驗(yàn)水槽、設(shè)于實(shí)驗(yàn)水槽底部的斜坡模型、設(shè)于實(shí)驗(yàn)水槽上的導(dǎo)軌、以及設(shè)于導(dǎo)軌上的圓柱結(jié)構(gòu)模型；所述的圓柱結(jié)構(gòu)模型可沿實(shí)驗(yàn)水槽的導(dǎo)軌滑動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)在不移動(dòng)斜坡模型的情況下，改變圓柱結(jié)構(gòu)與波浪破碎點(diǎn)的相對(duì)位置；實(shí)驗(yàn)水槽的側(cè)面是透明的；

所述的斜坡模型包括不銹鋼固定底板、鋁合金型材以及不銹鋼板，所述不銹鋼板通過(guò)鋁合金型材與不銹鋼固定底板固定連接，鋁合金型材的長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)，用于改變迎浪向坡度與坡高；不銹鋼板通過(guò)T形螺栓與螺母固定在鋁合金型材上；

所述的圓柱結(jié)構(gòu)模型包括導(dǎo)軌支架、傳感器和圓柱結(jié)構(gòu)，圓柱結(jié)構(gòu)與導(dǎo)軌支架下端連接，實(shí)現(xiàn)圓柱結(jié)構(gòu)的懸空布置，測(cè)力傳感器設(shè)于圓柱結(jié)構(gòu)和導(dǎo)軌支架之間，用于測(cè)量圓柱結(jié)構(gòu)所受到的波浪荷載；圓柱結(jié)構(gòu)表面設(shè)有壓強(qiáng)傳感器，用于測(cè)量破碎波作用于圓柱結(jié)構(gòu)表面的局部砰擊壓強(qiáng)；所述的圓柱結(jié)構(gòu)模型通過(guò)導(dǎo)軌支架與導(dǎo)軌連接；所述的導(dǎo)軌支架由水平、豎直以及傾斜的鋁合金型材組成，水平的鋁合金型材構(gòu)成導(dǎo)軌支架的上平面，上平面與導(dǎo)軌相連，豎直以及傾斜的鋁合金型材連接在導(dǎo)軌支架的上平面下方，用以抵消作用在圓柱結(jié)構(gòu)上的驟增荷載，避免圓柱結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)響應(yīng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研究破碎波浪對(duì)圓柱的砰擊荷載及壓強(qiáng)分布的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述的導(dǎo)軌支架通過(guò)滑塊與導(dǎo)軌連接，可以沿著水槽滑動(dòng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研究破碎波浪對(duì)圓柱的砰擊荷載及壓強(qiáng)分布的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述的導(dǎo)軌支架由鋁合金型材通過(guò)型材連接角件以及螺母和T型螺絲相互連接組成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研究破碎波浪對(duì)圓柱的砰擊荷載及壓強(qiáng)分布的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：在圓柱結(jié)構(gòu)表面預(yù)先留有螺紋孔，根據(jù)研究位置布置壓強(qiáng)傳感器，對(duì)于無(wú)需安裝壓強(qiáng)傳感器的位置安裝內(nèi)六角螺絲，以保證圓柱結(jié)構(gòu)表面完整，從而避免孔洞對(duì)流場(chǎng)的影響。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研究破碎波浪對(duì)圓柱的砰擊荷載及壓強(qiáng)分布的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：鋁合金型材通過(guò)型材連接角件與不銹鋼固定底板連接，固定于實(shí)驗(yàn)水槽底部。

6.一種研究破碎波浪對(duì)圓柱的砰擊荷載及壓強(qiáng)分布的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，該方法基于權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的裝置實(shí)現(xiàn)，步驟如下：

首先在實(shí)驗(yàn)水槽中進(jìn)行空水槽濾波，使得造波機(jī)在實(shí)驗(yàn)水槽中造出特定的波形；隨后在試驗(yàn)段的水槽底部加入斜坡模型，運(yùn)用造波機(jī)進(jìn)行造波，波浪在斜坡模型上傳播時(shí)由于淺水效應(yīng)，產(chǎn)生破碎現(xiàn)象；通過(guò)架設(shè)在水槽側(cè)面的高速相機(jī)捕捉波浪破碎點(diǎn)的位置；進(jìn)而將圓柱模型加入實(shí)驗(yàn)水槽中，并將其移動(dòng)至破碎點(diǎn)位置，通過(guò)圓柱模型上方的測(cè)力傳感器以及圓柱模型側(cè)面布置的壓強(qiáng)傳感器，測(cè)量破碎波作用在圓柱模型上的荷載；最終通過(guò)分析數(shù)據(jù)結(jié)果，研究波浪在不同坡度上的傳播特性、圓柱在不同位置處的受力以及壓強(qiáng)分布規(guī)律。