CN110567679A - 一种实验室孤立波自动生成装置 - Google Patents

一种实验室孤立波自动生成装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110567679A
CN110567679A CN201910927082.7A CN201910927082A CN110567679A CN 110567679 A CN110567679 A CN 110567679A CN 201910927082 A CN201910927082 A CN 201910927082A CN 110567679 A CN110567679 A CN 110567679A
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
water tank
laboratory
baffle
tank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910927082.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110567679B (zh
Inventor
刘勇
刘晓
陈永焜
王晓亮
张博
林鹏程
潘驰
郑健
李爱军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ocean University of China
Original Assignee
Ocean University of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ocean University of China filed Critical Ocean University of China
Priority to CN201910927082.7A priority Critical patent/CN110567679B/zh
Publication of CN110567679A publication Critical patent/CN110567679A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110567679B publication Critical patent/CN110567679B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M10/00—Hydrodynamic testing; Arrangements in or on ship-testing tanks or water tunnels

Abstract

本发明提供一种实验室孤立波自动生成装置，包括:实验室水槽及孤立波生成装置，其特点是：孤立波生成装置包括:蓄水水箱、水箱密封挡板及其升降装置、反射挡板及其升降装置、水位控制器及注水装置；蓄水水箱设置在实验室水槽内的一端，水箱的开口朝向实验室水槽的另一端，述水箱的开口上设置水箱密封挡板，反射挡板设置在实验室水槽内，并与水箱密封挡板平行，且间距可调。蓄水水箱和实验室水槽各配置一水位控制器，其控制信号输出端连接到注水装置，注水装置的出水口分别设置在蓄水水箱和实验室水槽中。通过水体塌陷形式在试验水槽中实现模拟波高水深比较大的孤立波的产生和传播,重复性好，操作使用方便。

Description

一种实验室孤立波自动生成装置
技术领域
本发明属于实验装置技术领域，涉及一种在实验室模拟海啸或地震等造成的水体巨大位移引起的表面波的装置，具体说是一种实验室孤立波自动生成装置。
背景技术
孤立波是存在于自然界中的一种独特的波动现象，既可以发生在河流，又可以发生在海洋。它的波面全部在静水面以上，以一定速度前行并且保持波形不变，波长很长。孤立波作为一种具有强非线性特征的波浪，可以用来描述海啸或地震等造成的水体巨大位移引起的表面波。目前，实验室常用来模拟孤立波产生的方法有：传统的重物落水方法和推板式造波方法，前者重复性较差，后者因为造波机冲程的限制无法实现较大波高水深比的孤立波的产生，两种方法均无法满足波高水深比较大的孤立波试验要求。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的上述问题，提供一种实验室孤立波自动生成装置，通过水体塌陷形式在试验水槽中实现模拟波高水深比较大的孤立波的产生和传播, 重复性好，操作使用方便。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种实验室孤立波自动生成装置, 包括:实验室水槽及孤立波生成装置，其特征在于，所述孤立波生成装置包括: 蓄水水箱、水箱密封挡板及其升降装置、反射挡板及其升降装置、水位控制器及注水装置；所述的蓄水水箱设置在所述实验室水槽内的一端，所述水箱的开口朝向所述实验室水槽的另一端，在所述水箱的开口上设置所述水箱密封挡板，所述的反射挡板设置在所述实验室水槽内，并与所述水箱密封挡板平行，且所述的反射挡板与水箱密封挡板的间距可调；所述蓄水水箱和实验室水槽各配置一水位控制器，所述水位控制器的水位传感器设置在所述蓄水水箱和实验室水槽中，所述水位控制器的控制信号输出端连接到所述注水装置，所述注水装置的出水口分别设置在蓄水水箱和实验室水槽中。
对上述技术方案的改进：在所述的实验室水槽上设置有固定支架，所述固定支架包括两根底部导轨、与所述底部导轨垂直连接的第一门式框架及第二门式框架，两条所述导轨分别设置在所述实验室水槽的两侧底部，所述第一门式框架及第二门式框架横跨在实验室水槽上；所述的水箱密封挡板和反射挡板分别通过其升降装置悬挂在第一门式框架及第二门式框架的顶部横梁上。
对上述技术方案的进一步改进：所述第一门式框架及第二门式框架在所述底部导轨上的位置可调。
对上述技术方案的进一步改进：所述的蓄水水箱为长方体,在所述蓄水水箱的两侧内壁上对称设置若干水箱密封挡板导槽，所述水箱密封挡板的两侧边分别嵌入两侧内壁上的水箱密封挡板导槽内；在第二门式框架的两侧框架上至少设置一对反射挡板导槽，所述反射挡板的两侧边嵌入所述反射挡板导槽内。
对上述技术方案的进一步改进：所述水箱密封挡板及反射挡板的升降装置包括一台液压电机、第一液压缸、第二液压缸及电控装置，由所述液压电机控制第一液压缸及第二液压缸的伸缩杆动作，第一液压缸固定在所述第一门式框架的顶部横梁上，第一液压缸的伸缩杆与所述水箱密封挡板连接，所述第二液压缸固定在所述第二门式框架的顶部横梁上，第二液压缸的伸缩杆与所述反射挡板连接，所述液压电机的启停控制端连接到所述电控装置。
对上述技术方案的进一步改进：所述的蓄水水箱与所述实验室水槽高度相同或略低于所述实验室水槽；所述的水箱密封挡板略高于所述水箱。
对上述技术方案的进一步改进：所述的注水装置为蠕动泵。
本发明与现有技术相比的优点和积极效果是：
本发明包括实验室水槽及孤立波生成装置，孤立波生成装置通过水体塌陷形式生成孤立波，其结构简单，操作方便，便于移动和拆卸，可方便地类比，使用到不同的实验室水槽中。制作成本较低，且能够准确模拟孤立波在实验室水槽中的产生和传播，重复性好，可为孤立波在实验室中的模拟提供适用的实验设备。
附图说明
图1是本发明一种实验室孤立波自动生成装置的整体结构示意图；
图2是本发明一种实验室孤立波自动生成装置中的蓄水水箱的立体图。
图中：1-蓄水水箱，1.1-水箱密封挡板导槽、2-水箱密封挡板，3-反射挡板、 3.1-反射挡板导槽、4-液压电机、4.1-第一液压缸、4.2-第二液压缸、5-固定支架、5.1-第一门式框架、5.2-第二门式框架、5.3-底部导轨、6-电控装置、7-水位控制器、8-注水装置、9-实验室水槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细描述：
参见图1、图2，本发明一种实验室孤立波自动生成装置的实施例, 包括:实验室水槽9及孤立波生成装置，其特征在于，所述孤立波生成装置包括: 蓄水水箱1、水箱密封挡板2及其升降装置、反射挡板3及其升降装置、水位控制器7及注水装置8；所述的蓄水水箱1设置在所述实验室水槽9内的一端，所述水箱1的开口朝向所述实验室水槽9的另一端，在所述蓄水水箱1的开口上设置所述水箱密封挡板2，所述的反射挡板3设置在所述实验室水槽9内靠近水箱密封挡板2的位置，并与水箱密封挡板2平行，且反射挡板3与水箱密封挡板2的间距可调。蓄水水箱1和实验室水槽9各配置一水位控制器7，水位控制器7的水位传感器设置在所述蓄水水箱1和实验室水槽9中，水位控制器7的控制信号输出端连接到所述注水装置8，注水装置8的出水口分别设置在蓄水水箱1和实验室水槽9中。
对上述技术方案的改进：在所述的实验室水槽9上设置有固定支架5，所述固定支架5包括两根底部导轨5.3、与所述底部导轨垂直连接的第一门式框架5.1及第二门式框架5.2，两条所述导轨5.3分别设置在所述实验室水槽9的两侧底部，所述第一门式框架5.1及第二门式框架5.2横跨在实验室水槽9上；所述的水箱密封挡板2和反射挡板3分别通过其升降装置悬挂在第一门式框架5.1及第二门式框架5.2的顶部横梁上。
上述的第一门式框架5.1及第二门式框架5.2在底部导轨5.3上的位置可调。可以通过调节第一门式框架5.1及第二门式框架5.2在底部导轨5.3上位置来调节水箱密封挡板2与反射挡板3之间的间距。
具体而言：上述的蓄水水箱1为长方体,在蓄水水箱1的两侧内壁上对称设置若干水箱密封挡板导槽1.1，将水箱密封挡板2的两侧边分别嵌入两侧内壁上的水箱密封挡板导槽1.1内，可以保证水箱密封挡板2平稳地垂直升降。由于在蓄水水箱1的两侧内壁上对称设置若干水箱密封挡板导槽1.1，水箱密封挡板2的两侧边可以有选择地落在其中一对水箱密封挡板导槽1.1内，借此调节蓄水水箱1中水体的体积。
在第二门式框架5.2的两侧框架上至少设置一对反射挡板导槽3.1，将反射挡板3的两侧边嵌入反射挡板导槽3.1内，可以保证反射挡板3平稳地垂直升降。
进一步地，上述水箱密封挡板2及反射挡板3的升降装置包括一台液压电机4、第一液压缸4.1、第二液压缸4.2及电控装置6，由所述液压电机4控制第一液压缸4.1及第二液压缸4.2的伸缩杆动作。第一液压缸4.1固定在所述第一门式框架5.1的顶部横梁上，第一液压缸4.1的伸缩杆与所述水箱密封挡板2连接，第二液压缸4.2固定在所述第二门式框架5.2的顶部横梁上，第二液压缸4.2的伸缩杆与反射挡板3连接，液压电机4的启停控制端连接到所述电控装置6。上述注水装置8优选地为蠕动泵，由蠕动泵8调整水槽内和蓄水水箱内部的水位。
实际制作时，上述的蓄水水箱1与实验室水槽9高度相同或略低于实验室水槽9；上述的水箱密封挡板2略高于蓄水水箱1。蓄水水箱1与水箱密封挡板2需进行密封性测试，确保密封不渗漏。
本发明在工作时：先将水位控制器7的水位传感器放置到实验室水槽9和蓄水水箱1中的需要水位位置，启动蠕动泵8向实验室水槽9和蓄水水箱1中注水，使蓄水水箱1内外形成一定水位差。待实验室水槽9和蓄水水箱1中水面静止后，按下电控装置6上的水箱密封挡板2上升按钮，水箱密封挡板2在第一液压缸4.1的驱动下上升，蓄水水箱1内水体塌陷，在蓄水水箱1前方形成一个前进的波包并向前传播，当波包经过反射挡板3位置继续向前传播一段距离后，按下电控装置6上的反射挡板3下降按钮，反射挡板3在第二液压缸4.2的驱动下垂直下落，将因蓄水水箱1内塌陷水体碰撞蓄水水箱1后壁形成的反射波和部分因为蓄水水箱1内塌陷水体形成的振荡尾波抵挡在蓄水水箱1和反射挡板3之间的造波区域内，从而在反射挡板3和水槽末端之前形成稳定传播的孤立波，试验结束。
在上述孤立波造波过程中，水箱密封挡板2的开启速度不宜过快也不宜过慢，根据挡板的提升高度和反射挡板初始设定高度需要，开启速度宜控制在0.8 – 1.2 m/s之间。反射挡板3的下降速度也不宜过快，以免造成水面剧烈晃动，其下降速度宜控制在0.3–0.5 m/s之间。水箱密封挡板2的上升速度和反射挡板3的下降速度通过调节液压电机4的转速进而调节第一液压缸4.1和第二液压缸4.2的升降速度来实现。
通过改变蓄水水箱1与实验室水槽9中的水位，以及改变水箱密封挡板2在蓄水水箱1中不同密封挡板导槽1.1的位置（也即水箱中水体的体积）可以改变孤立波的波长、波高水深比。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内所作出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1. 一种实验室孤立波自动生成装置, 包括:实验室水槽及孤立波生成装置，其特征在于，所述孤立波生成装置包括: 蓄水水箱、水箱密封挡板及其升降装置、反射挡板及其升降装置、水位控制器及注水装置；所述的蓄水水箱设置在所述实验室水槽内的一端，所述水箱的开口朝向所述实验室水槽的另一端，在所述水箱的开口上设置所述水箱密封挡板，所述的反射挡板设置在所述实验室水槽内，并与所述水箱密封挡板平行，且所述的反射挡板与水箱密封挡板的间距可调；所述蓄水水箱和实验室水槽各配置一水位控制器，所述水位控制器的水位传感器设置在所述蓄水水箱和实验室水槽中，所述水位控制器的控制信号输出端连接到所述注水装置，所述注水装置的出水口分别设置在蓄水水箱和实验室水槽中。
2.按照权利要求1所述的实验室孤立波自动生成装置，其特征在于，在所述的实验室水槽上设置有固定支架，所述固定支架包括两根底部导轨、与所述底部导轨垂直连接的第一门式框架及第二门式框架，两条所述导轨分别设置在所述实验室水槽的两侧底部，所述第一门式框架及第二门式框架横跨在实验室水槽上；所述的水箱密封挡板和反射挡板分别通过其升降装置悬挂在第一门式框架及第二门式框架的顶部横梁上。
3.按照权利要求2所述的实验室孤立波自动生成装置，其特征在于，所述第一门式框架及第二门式框架在所述底部导轨上的位置可调。
4.按照权利要求1-3任一项所述的实验室孤立波自动生成装置，其特征在于，所述的蓄水水箱为长方体,在所述蓄水水箱的两侧内壁上对称设置若干水箱密封挡板导槽，所述水箱密封挡板的两侧边分别嵌入两侧内壁上的水箱密封挡板导槽内；在第二门式框架的两侧框架上至少设置一对反射挡板导槽，所述反射挡板的两侧边嵌入所述反射挡板导槽内。
5.按照权利要求2或3所述的实验室孤立波自动生成装置，其特征在于，所述水箱密封挡板及反射挡板的升降装置包括一台液压电机、第一液压缸、第二液压缸及电控装置，由所述液压电机控制第一液压缸及第二液压缸的伸缩杆动作，第一液压缸固定在所述第一门式框架的顶部横梁上，第一液压缸的伸缩杆与所述水箱密封挡板连接，所述第二液压缸固定在所述第二门式框架的顶部横梁上，第二液压缸的伸缩杆与所述反射挡板连接，所述液压电机的启停控制端连接到所述电控装置。
6.按照权利要求1-3任一项所述的实验室孤立波自动生成装置，其特征在于，所述的蓄水水箱与所述实验室水槽高度相同或略低于所述实验室水槽；所述的水箱密封挡板略高于所述水箱。
7.按照权利要求4所述的实验室孤立波自动生成装置，其特征在于，所述的蓄水水箱与所述实验室水槽高度相同或略低于所述实验室水槽；所述的水箱密封挡板略高于所述水箱。
8.按照权利要求5所述的实验室孤立波自动生成装置，其特征在于，所述的蓄水水箱与所述实验室水槽高度相同或略低于所述实验室水槽；所述的水箱密封挡板略高于所述水箱。
9.按照权利要求5所述的实验室孤立波自动生成装置，其特征在于，所述的注水装置为蠕动泵。
10.按照权利要求8所述的实验室孤立波自动生成装置，其特征在于，所述的注水装置为蠕动泵。
CN201910927082.7A 2019-09-27 2019-09-27 一种实验室孤立波自动生成装置 Active CN110567679B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910927082.7A CN110567679B (zh) 2019-09-27 2019-09-27 一种实验室孤立波自动生成装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910927082.7A CN110567679B (zh) 2019-09-27 2019-09-27 一种实验室孤立波自动生成装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110567679A true CN110567679A (zh) 2019-12-13
CN110567679B CN110567679B (zh) 2020-10-13

Family

ID=68782946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910927082.7A Active CN110567679B (zh) 2019-09-27 2019-09-27 一种实验室孤立波自动生成装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110567679B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112229602A (zh) * 2020-10-16 2021-01-15 中国矿业大学 一种模拟无限循环孤立波诱发海床压力水槽装置及其方法
CN112629818A (zh) * 2021-01-06 2021-04-09 福州大学 液压式升降机配合piv测控波速的海啸波实验装置
CN115331535A (zh) * 2022-09-02 2022-11-11 辽宁石油化工大学 表面波作用下的船舶摇摆测量演示模型

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101788377A (zh) * 2010-02-01 2010-07-28 中国人民解放军理工大学理学院 旋转百叶门重力式内孤立波造波机
CN102221446A (zh) * 2011-03-09 2011-10-19 中国海洋石油总公司 一种双板式内孤立波造波装置及其造波方法
CN103592102A (zh) * 2013-11-08 2014-02-19 哈尔滨工程大学 一种闸门式内孤立波造波装置
JP2017009587A (ja) * 2015-06-16 2017-01-12 東亜建設工業株式会社 造波装置および造波方法
CN106940246A (zh) * 2017-04-10 2017-07-11 哈尔滨工程大学 一种提升闸门式内孤立波造波装置
CN107340118A (zh) * 2017-07-07 2017-11-10 大连理工大学 一种实验室内波和内孤立波造波装置
CN107705692A (zh) * 2017-10-19 2018-02-16 西南交通大学 一种溃坝循环水槽

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101788377A (zh) * 2010-02-01 2010-07-28 中国人民解放军理工大学理学院 旋转百叶门重力式内孤立波造波机
CN102221446A (zh) * 2011-03-09 2011-10-19 中国海洋石油总公司 一种双板式内孤立波造波装置及其造波方法
CN103592102A (zh) * 2013-11-08 2014-02-19 哈尔滨工程大学 一种闸门式内孤立波造波装置
JP2017009587A (ja) * 2015-06-16 2017-01-12 東亜建設工業株式会社 造波装置および造波方法
CN106940246A (zh) * 2017-04-10 2017-07-11 哈尔滨工程大学 一种提升闸门式内孤立波造波装置
CN107340118A (zh) * 2017-07-07 2017-11-10 大连理工大学 一种实验室内波和内孤立波造波装置
CN107705692A (zh) * 2017-10-19 2018-02-16 西南交通大学 一种溃坝循环水槽

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112229602A (zh) * 2020-10-16 2021-01-15 中国矿业大学 一种模拟无限循环孤立波诱发海床压力水槽装置及其方法
CN112229602B (zh) * 2020-10-16 2021-11-02 中国矿业大学 一种模拟无限循环孤立波诱发海床压力水槽装置及其方法
CN112629818A (zh) * 2021-01-06 2021-04-09 福州大学 液压式升降机配合piv测控波速的海啸波实验装置
CN115331535A (zh) * 2022-09-02 2022-11-11 辽宁石油化工大学 表面波作用下的船舶摇摆测量演示模型

Also Published As

Publication number Publication date
CN110567679B (zh) 2020-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110567679B (zh) 一种实验室孤立波自动生成装置
Bredmose et al. Experimental investigation and numerical modelling of steep forced water waves
JP6816975B2 (ja) 造波装置および造波方法
CN107340118B (zh) 一种实验室内波和内孤立波造波装置
CN110553939B (zh) 模拟海洋多相荷载耦合作用的室内试验平台
CN108168839B (zh) 一种研究内孤立波对小直径直立桩柱影响的实验装置
JP6171862B2 (ja) 津波波力計測方法及び装置
CN202854131U (zh) 一种波浪与湖流共同作用下模拟底泥侵蚀和传输特征的水槽装置
CN112014066A (zh) 垂向推板造波方法及垂向推板造波水槽
CN103592102A (zh) 一种闸门式内孤立波造波装置
CN216484995U (zh) 一种模拟隧道穿越活断层的抗错动性能试验装置
CN113029513B (zh) 一种模拟产生恒定明渠流的装置及方法
CN112630101B (zh) 一种可改善检测效果的水泥胶砂流动度检测系统
CN104452651B (zh) 一种动床模型试验床沙实时保真取样装置
CN104818687B (zh) 模拟动力荷载作用下尾矿库溃坝相似模拟实验装置
CN104746471A (zh) 组合升降式水槽消浪装置
CN110579333B (zh) 超重力场船行波模拟试验装置及方法
CN209281706U (zh) 一种便捷式物理教学用实验仪器
CN205067298U (zh) 一种道路抗冲刷性能试验装置
CN115932215A (zh) 一种应用于海岸边坡滑坡模拟的模型实验装置
CN110501233B (zh) 一种水压驱动模拟挡墙变位诱发墙后土体变形的试验装置
CN104404911B (zh) 一种动床模型试验床沙实时保真取样方法
CN210803507U (zh) 自排气液体进样器
CN207331635U (zh) 一种用于宽水槽瞬间溃坝实验的电控闸门
CN204551369U (zh) 组合升降式水槽消浪装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant