CN112051029A - 一种双层横向振荡格栅水槽 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双层横向振荡格栅水槽，包括设置在水槽内的振动格栅，所述振动格栅对称设置在水槽内，水槽固定设置在支架床框在水槽侧壁的架体内，振动格栅上均固定连接有连接杆，连接杆的另一端穿出与振动格栅同侧的水槽侧壁，以及支架床与连接杆相对的架体，各连接杆穿出支架床的一端共同连接有套设于水槽外部的传动框架；所述传动框架的长度大于支架床，传动框架一侧转动连接有连杆，连杆另一端转动连接有转子，转子通过电机控制转动；所述电机的底部通过电机支架支撑，电机支架的四角设置有支脚。本发明旨在提供一种能形成更加符合天然明渠紊流条件紊动场的研究水槽。
Description
技术领域
本发明涉及紊动水体实验技术领域，尤其涉及一种双层横向振荡格栅水槽。
背景技术
河口水沙运动的复杂性与多种因素有关。首先层化是对水沙运动起着重要作用的一种现象。水体层化，主要指水体中物质空间分布不均匀所产生的分层现象。盐度层化和泥沙层化就是河口水域中最为常见的两种层化现象。河口水域中盐度层化和泥沙层化及其与水体紊动的相互作用，对许多河口基本物理过程，如盐水楔和盐淡水混合规律、河口最大浑浊带形成等起着重要作用。其次，水体紊动对于粘性泥沙的絮凝沉降也产生重要作用，影响到河口航道维护等工程问题。
为方便深入研究盐度层化、悬沙层化、泥沙沉降等水沙问题与水体紊动相互作用的物理机理，理解河口水域水沙运动规律，需要一种装置来产生更加符合天然明渠紊流条件的紊动场。目前用于产生紊动场的振荡格栅的大多为垂向振动格栅，垂向格栅紊流是水平格栅沿垂直方向上下振动，这种格栅运动形式产生的紊流垂向脉动速度大约是水平方向的2倍，垂向振动格栅在研究重力方向上的紊流现象可能会带来较大惯性作用的影响。而横向格栅紊流是竖向格栅沿水平方向振动，这种格栅运动形式产生的紊流水平方向脉动速度大约是垂直方向脉动速度的2倍，这种运动形式产生的三维紊流更加符合天然明渠等实际紊流场。因此，现亟需一种能形成更加符合天然明渠紊流条件紊动场，并能使用双层横向振荡格栅的研究水槽。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，旨在提供一种能形成更加符合天然明渠紊流条件紊动场的研究水槽。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种双层横向振荡格栅水槽，包括设置在水槽内的振动格栅，所述振动格栅对称设置在水槽内，水槽固定设置在支架床框在水槽侧壁的架体内，振动格栅上均固定连接有连接杆，连接杆的另一端穿出与振动格栅同侧的水槽侧壁，以及支架床与连接杆相对的架体，各连接杆穿出支架床的一端共同连接有套设于水槽外部的传动框架；所述传动框架的长度大于支架床，传动框架一侧转动连接有连杆，连杆另一端转动连接有转子，转子通过电机控制转动；所述电机的底部通过电机支架支撑，电机支架的四角设置有支脚；所述水槽顶部固定设置有中部具有开口的遮盖板，支架床的顶侧固定设置有框在水槽两侧和顶侧的安装架，安装架上具有与开口相对应的竖直架体。
进一步的，所述连接杆对称的设置在振动格栅上，各振动格栅上的连接杆至少设置有两个，各连接杆穿出水槽的一端均与传动框架上相对于水槽侧壁的矩形框固定，连接杆与支架床架体的穿设部位通过轴承固定。
进一步的，所述转子为对称设置的长方形筒体，转子与连杆相连的一侧开设有长孔槽，连杆与长孔槽之间通过调距螺母调节间距，长孔槽的长度为5-10cm。
进一步的，所述支架床区别于电机的一侧设置有罩住传动框架活动空间的防护罩架，所述电机的外侧设置有罩住电机的电机罩架，防护罩架和电机罩架的底部四角均设置有脚轮。
进一步的，所述电机罩架的架体上设置有与电机相电连接的控制箱。
进一步的，所述水槽顶部设置有向外拓宽的顶部清水扩展槽，水槽底部设置有向外拓宽的底部盐水扩展槽。
进一步的，所述水槽由10mm厚的有机玻璃板构成，水槽高度为66cm。
进一步的，所述振动格栅采用不锈钢条焊接构成，振动格栅之间的水平间距为33cm，振动格栅相邻格栅孔的间距为6cm，振动格栅的格栅条厚度和宽度均为1cm，格栅孔隙率为0.694，振动格栅的侧边缘和水槽侧壁面的距离大于0.5em。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明可以生成具有中心区域平均流速为零，近似天然明渠紊流特征的均匀紊流，对于研究盐度扩散和泥沙运动更具代表性。可以通过调整电机的转动频率，以及连杆与转子上长孔槽的间距，来改变振动格栅的振动频率和冲程来重复产生稳定的、同一强度的近似各向同性均匀紊流，达到人为控制紊流的效果。在水槽顶部的清水扩展槽和底部的盐水扩展槽，可以形成对上下层水体的补充，同时清水扩展槽也能减小格栅振动过程中自由水面的波动，减少了水面波动对紊流实验区的影响，这样的设计能更加合理的反映河口盐度层化的实际情况。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中水槽与连接杆的连接结构示意图；
图3为本发明中连杆与转子的转动结构示意图；
图4为本发明中振动格栅的结构示意图；
图5为本发明中水槽的侧视结构示意图；
图6为本发明中水槽的俯视结构示意图；
图7为本发明罩有电机罩架和防护罩架的结构示意图；
图8为本发明中传动框架的传动结构示意图。
附图标记说明：
1-控制箱，2-电机罩架，3-安装架，4-水槽，5-支架床，6-防护罩架，7-连接杆，8-电机支架，9-连杆，10-电机，11-轴承，12-脚轮，13-传动框架，14-振动格栅，15-转子，16-遮盖板，17-铰座，18-支脚，19-调距螺母，20-长孔槽，41-清水扩展槽，42-盐水扩展槽。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图6所示，一种双层横向振荡格栅水槽，包括设置在水槽4内的振动格栅14，所述振动格栅14对称设置在水槽4内，水槽4固定设置在支架床5框在水槽4侧壁的架体内，振动格栅14上均固定连接有连接杆7，连接杆7的另一端穿出与振动格栅14同侧的水槽4侧壁，以及支架床5与连接杆7相对的架体，各连接杆7穿出支架床5的一端共同连接有套设于水槽4外部的传动框架13；所述传动框架13的长度大于支架床5，传动框架13一侧通过铰座17铰接有连杆9，连杆9另一端转动连接有转子15，转子15通过电机10控制转动；所述电机10的底部通过电机支架8支撑，电机支架8的四角设置有支脚18；所述水槽4顶部固定设置有中部具有开口的遮盖板16，支架床5的顶侧固定设置有框在水槽4两侧和顶侧的安装架3，安装架3上具有与开口相对应的竖直架体；所述转子15为对称设置的长方形筒体，转子15与连杆9相连的一侧开设有长孔槽20，连杆9与长孔槽20之间通过调距螺母19调节间距，长孔槽20的长度为5-10cm；所述水槽4由10mm厚的有机玻璃板构成，水槽4高度为66cm。
其中，所述连接杆7对称的设置在振动格栅14上，各振动格栅14上的连接杆7至少设置有两个，本实施例中各振动格栅14上的连接杆7为四个，各连接杆7穿出水槽4的一端均与传动框架13上相对于水槽4侧壁的矩形框21固定，连接杆7与支架床5架体的穿设部位通过轴承11固定，分居水槽4两侧的连接杆7通过两个矩形框21共同与传动框架13相固定，可让传动框架13的运动变化稳定的传导至振动格栅14。
其中，所述水槽4顶部设置有向外拓宽的顶部清水扩展槽41，水槽4底部设置有向外拓宽的底部盐水扩展槽42。从而可以形成对上下层水体的补充，同时清水扩展槽41也能减小振动格栅14振动过程中自由水面的波动，减少了水面波动对紊流实验区的影响，这样的设计能更加合理的反映河口的实际情况。
其中，所述振动格栅14采用不锈钢条焊接构成，振动格栅14之间的水平间距为33cm，振动格栅14相邻格栅孔的间距为6cm，振动格栅14的格栅条厚度和宽度均为1cm，格栅孔隙率为0.694，大于能产生稳定紊流场的孔隙率0.6的要求。振动格栅14的侧边缘和水槽4侧壁面的距离大于0.5cm，能有效避免振动格栅14运动中二次回流的影响。
如图7所示，所述支架床5区别于电机10的一侧设置有罩住传动框架13活动空间的防护罩架6，所述电机10的外侧设置有罩住电机10的电机罩架2，防护罩架6和电机罩架2的底部四角均设置有脚轮12，所述电机罩架2的架体上设置有与电机10相电连接的控制箱1，以便在电机10的型号需要额外控制时进行控制。防护罩架6和电机罩架2可用于罩住保护电机10和传动框架13，防护罩架6和电机罩架2均由钢材焊接而成，四角均安装脚轮12，试验过程中脚轮12为制动模式，保持结构稳定，保证装置在运行过程中不会产生抖动，脚轮12处于活动模式下可移动防护罩架6和电机罩架2，方便调整振动冲程或装置检修。
本发明中水槽4通过固定螺丝固定在支架床5的槽位上，电机10通过螺母固定在电机支架8上。安装架3通过螺母固定在支架床5的上端，可通过调节螺母的安装位置来调整安装架3的水平位置，试验所需的声学多普勒流速仪或泥沙浓度测量仪等实验仪器，可通过钢丝绑定在安装架3与水槽4顶部遮盖板16开口对应的竖直架体上，以便试验仪器伸入水槽4。通过调节绑定位置来调整试验仪器的垂向位置，试验仪器水平位置通过调节安装架3位置来调整，以便于调整仪器位置并能随时安装拆卸保存。
如图8所示，振荡格栅14通过采用10mm厚钢板制作，两层振荡格栅14通过传动框架13连成一个整体，以实现同相位运动，振荡格栅14均与四个穿出水槽4侧壁的连接杆7连接固定，连接杆7均通过轴承11固定在支架床5上。连杆9与转子15转动连接，转子15通过电机10控制转动，连杆9通过铰座17与传动框架13相转动连接，连杆9上具有调距螺母19，通过调距螺母19调节连杆9与转子15的连接位置以调节振动格栅14的振动冲程，通过控制电机10的转动频率，来调节振动格栅14的振动频率。电机转速范围优选设定为0-3000r/min，可使振动格栅14的振动频率为0-10Hz。电机10带动长筒状的转子15旋转，进而连杆9转子15带动围绕转子15的旋转半径往复转动，最后通过连杆9将转动时产生的水平位移通过铰座17传递到传动框架13上，使传动框架13横向水平运动带动双层振荡格栅14进行水平运动，从而由双层振荡格栅14的水平往复运动产生紊流场。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种双层横向振荡格栅水槽，包括设置在水槽内的振动格栅，其特征在于：所述振动格栅对称设置在水槽内，水槽固定设置在支架床框在水槽侧壁的架体内，振动格栅上均固定连接有连接杆，连接杆的另一端穿出与振动格栅同侧的水槽侧壁，以及支架床与连接杆相对的架体，各连接杆穿出支架床的一端共同连接有套设于水槽外部的传动框架；所述传动框架的长度大于支架床，传动框架一侧转动连接有连杆，连杆另一端转动连接有转子，转子通过电机控制转动；所述电机的底部通过电机支架支撑，电机支架的四角设置有支脚；所述水槽顶部固定设置有中部具有开口的遮盖板，支架床的顶侧固定设置有框在水槽两侧和顶侧的安装架，安装架上具有与开口相对应的竖直架体。
2.根据权利要求1所述的一种双层横向振荡格栅水槽，其特征在于：所述连接杆对称的设置在振动格栅上，各振动格栅上的连接杆至少设置有两个，各连接杆穿出水槽的一端均与传动框架上相对于水槽侧壁的矩形框固定，连接杆与支架床架体的穿设部位通过轴承固定。
3.根据权利要求1所述的一种双层横向振荡格栅水槽，其特征在于：所述转子为对称设置的长方形筒体，转子与连杆相连的一侧开设有长孔槽，连杆与长孔槽之间通过调距螺母调节间距，长孔槽的长度为5-10cm。
4.根据权利要求1所述的一种双层横向振荡格栅水槽，其特征在于：所述支架床区别于电机的一侧设置有罩住传动框架活动空间的防护罩架，所述电机的外侧设置有罩住电机的电机罩架，防护罩架和电机罩架的底部四角均设置有脚轮。
5.根据权利要求4所述的一种双层横向振荡格栅水槽，其特征在于：所述电机罩架的架体上设置有与电机相电连接的控制箱。
6.根据权利要求1所述的一种双层横向振荡格栅水槽，其特征在于：所述水槽顶部设置有向外拓宽的顶部清水扩展槽，水槽底部设置有向外拓宽的底部盐水扩展槽。
7.根据权利要求6所述的一种双层横向振荡格栅水槽，其特征在于：所述水槽由10mm厚的有机玻璃板构成，水槽高度为66cm。
8.根据权利要求1所述的一种双层横向振荡格栅水槽，其特征在于：所述振动格栅采用不锈钢条焊接构成，振动格栅之间的水平间距为33cm，振动格栅相邻格栅孔的间距为6cm，振动格栅的格栅条厚度和宽度均为1cm，格栅孔隙率为0.694，振动格栅的侧边缘和水槽侧壁面的距离大于0.5cm。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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