[發(fā)明專利]一種臥式循環(huán)水槽

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210041943.3
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114459731B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙小仨;姜曼松
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王杰

本發(fā)明涉及一種臥式循環(huán)水槽，包括儲水池、造流系統(tǒng)、造波系統(tǒng)，造流系統(tǒng)與造波系統(tǒng)平行串聯(lián)設(shè)置；造流系統(tǒng)包括依次相連的水泵、擴散段、整流段、收縮段、造流試驗段，水泵設(shè)置于儲水池內(nèi)；造波系統(tǒng)包括造波機、波流試驗段、消波裝置，造波機的造波板位于波流試驗段進水口的上游，消波裝置設(shè)置于儲水池內(nèi)；造流試驗段與波流試驗段通過下沉通道連通；水流通過水泵驅(qū)動從儲水池流經(jīng)擴散段、整流段、收縮段、造流試驗段、下沉通道、波流試驗段，最終回到儲水池，形成循環(huán)回路。本發(fā)明充分利用了有限的空間，既能夠保證造流需求時的流場品質(zhì)，也能夠保證造波時的大波高、長時間、變水深的波浪需求，還能夠完成兼顧波流性能的波流耦合試驗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于船舶與海洋工程水動力試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可以兼顧流場品質(zhì)和波浪性能的臥式循環(huán)水槽。

背景技術(shù)

循環(huán)水槽是船舶與海洋工程水動力學(xué)研究領(lǐng)域的重要試驗設(shè)備之一。近些年，國內(nèi)外的各科研單位相繼建造了多座不同形式和不同功用的循環(huán)水槽，如圖1所示，這些傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的循環(huán)水槽都只設(shè)有一個試驗段，該試驗段既可以造流也可以造波。但是上述現(xiàn)有技術(shù)存在以下技術(shù)問題：

(1)傳統(tǒng)形式的臥式循環(huán)水槽，為了形成較好的流場品質(zhì)，擴散段建的較長，占用很大一部空間，導(dǎo)致試驗段較短，存在空間利用率不高的問題。

(2)傳統(tǒng)形式的臥式循環(huán)水槽，只設(shè)有一個試驗段，即造波與造流功能共用一個試驗段。由于試驗段進流口處空間及結(jié)構(gòu)的限制，又為了保證水流能夠正常循環(huán)流動，使得造波設(shè)備大多采用擺體式造波機(如圖2所示)，擺體式造波板設(shè)置在水面附近，該種安裝方式和造波形式使得產(chǎn)生的波高基本在0.15米以下，且水深可調(diào)范圍不大。

(3)傳統(tǒng)形式的臥式循環(huán)水槽，由于只設(shè)有一個試驗段，為了水流正常循環(huán)流動，只能設(shè)置可移動式消波裝置。當(dāng)波流耦合試驗時，為了滿足長時間造波且保證良好的波浪品質(zhì)，必須把消波裝置放置于試驗段下游，此時消波裝置會對水流存在一定的阻塞效應(yīng)；若不放置消波裝置，則對岸(彎曲壁面)產(chǎn)生的反射波將會對試驗產(chǎn)生影響，即無法長時間造波。因此，不能完成波流耦合復(fù)雜工況試驗?zāi)M。

(4)傳統(tǒng)形式的臥式循環(huán)水槽，由于只設(shè)有一個試驗段，每次只能進行一種試驗，單獨造流試驗或者單獨造波試驗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種具有兩個試驗段且能夠兼顧波流品質(zhì)的臥式循環(huán)水槽，進而滿足多種水動力學(xué)試驗需求。

本發(fā)明為解決上述提出的技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

一種臥式循環(huán)水槽，所述臥式循環(huán)水槽包括造流系統(tǒng)和造波系統(tǒng)，所述造流系統(tǒng)與造波系統(tǒng)平行串聯(lián)設(shè)置。

上述方案中，所述臥式循環(huán)水槽還包括儲水池；所述造流系統(tǒng)包括依次相連的水泵、擴散段、整流段、收縮段、造流試驗段，所述水泵設(shè)置于所述儲水池內(nèi)；所述造波系統(tǒng)包括造波機、波流試驗段、消波裝置，所述造波機的造波板位于所述波流試驗段進水口的上游，所述消波裝置設(shè)置于儲水池內(nèi)；所述造流試驗段與波流試驗段通過下沉通道連通；水流通過水泵驅(qū)動從儲水池流經(jīng)擴散段、整流段、收縮段、造流試驗段、下沉通道、波流試驗段，最終回到儲水池，形成循環(huán)回路。

上述方案中，所述擴散段的擴散角大于10度。

上述方案中，所述擴散段內(nèi)設(shè)置若干隔板，把水流分隔成多個流動區(qū)域。

上述方案中，所述造波機采用非擺體式，造波機包括機架、造波板、造波控制系統(tǒng)、運動單元、伺服電機，所述機架獨立于水槽，固定安裝于地面上，所述伺服電機和運動單元安裝在水面上方的機架上，所述造波板與運動單元連接，通過所述造波控制系統(tǒng)控制所述伺服電機驅(qū)動所述運動單元進而帶動所述造波板運動。