CN114354126A - 一种适用于大型分层水槽的快速液体密度分层方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于大型分层水槽的快速液体密度分层方法，包括以下步骤：1、根据实验所需的液体密度分层情况，确定高密度液体高度
和低密度液体高度
，将高密度液体快速注入水槽至
高度；2、将水平分隔机构调整至
高度位置处，将水平分隔机构在透明水槽内沿水平方向展开，利用喷头将低密度液体快速喷洒在水平分隔机构上，通过水平分隔机构的缓冲使得低密度液体在高密度液体表面稳定分层，直至低密度液体至
高度；3、将水平分隔机构收回，即可得到稳定液体密度分层环境；若实验需多个密度液体分层，重复步骤2和步骤3即可。本发明方法能够实现不同位置处快速液体密度分层。
Description
技术领域
本发明是一种适用于大型分层水槽的快速液体密度分层方法。
背景技术
海洋中由于水温和盐度的差异会导致海水密度在不同深度有所差异，在淡水与盐水之间的界面易被扰动而产生内波，由于内波的恢复力极其微弱，约为表面波的 0.1%，其波幅可达百多米量级，不仅对海洋生态调节起到了重要作用，而且对海洋工程结构物以及水下航行器安全产生不可忽视的影响。因此通过实验室模拟内孤立波的生成演化及其与结构物作用，具有重要意义。
实验室研究内孤立波均依托分层流水槽，主要有重力塌陷式内孤立波造波装置和双推板式内孤立波造波装置，但两种装置均需要稳定液体密度分层条件，目前分层方法主要采用先在水槽底部铺满一定高度低密度液体，然后通过底部溢流装置释放高密度液体，为不破坏两种液体间稳定的分层结构，高密度液体释放速度要足够缓慢，对于大型分层水槽来说，构建出稳定的密度分层液体时间往往以天计，而稳定的密度分层液体环境在几次实验后，分层质量会下降，进而影响内孤立波研究结果，因此设计一种可快速稳定实现液体密度分层的装置是十分必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种适用于大型分层水槽的快速液体密度分层方法，以实现不同高度位置处快速密度分层。
为了实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：
一种适用于大型分层水槽的快速液体密度分层方法，包括以下步骤：
1、根据实验所需的液体密度分层情况，确定高密度液体高度
和低密度液体高度
，将高密度液体快速注入水槽至
高度；
2、将水平分隔机构调整至
高度位置处，将水平分隔机构在透明水槽内沿水平方
向展开，利用喷头将低密度液体快速喷洒在水平分隔机构上，通过水平分隔机构的缓冲使
得低密度液体在高密度液体表面稳定分层，直至低密度液体至
高度；
3、将水平分隔机构收回，即可得到稳定液体密度分层环境；
若实验需多个密度液体分层，重复步骤2和步骤3即可。
所述水平分隔机构包括：
卷筒，所述卷筒上卷有席板；
水平导轨，所述席板能够在所述水平导轨上伸展或回卷。
所述透明水槽的内壁两侧设有垂向导轨，所述水平导轨通过滑块与所述垂向导轨滑动连接；
所述卷筒位于所述水平导轨的上方，卷筒的两端通过第二滑块与位于透明水槽一端的所述垂向导轨滑动连接。
还包括提拉驱动单元，用于驱动所述水平分隔机构沿所述垂向导轨在所述透明水槽内上、下移动，所述提拉驱动单元包括：
电动提拉机构，安装在所述透明水槽顶部；
定滑轮，安装在透明水槽顶部且正对所述垂向导轨的上方；
电动提拉机构的驱动端上连接牵引绳，牵引绳另一端绕过所述定滑轮后与所述水平分隔机构和卷筒连接。
所述垂向导轨包括多个，多个垂向导轨在所述透明水槽的两侧内壁上沿水槽长度方向均匀间隔布置。
所述席板为尼龙编织结构和塑料支持板组成。
所述卷筒包括：
固定座，包括两个，两个固定座分别与卷筒两端的所述第二滑块固定连接；
转筒，为空心结构，转筒两端设有与所述固定座转动配合的连接孔；
扭矩回复机构，设置在所述固定座和所述转筒之间，包括：
支撑销，设置在所述转筒内部，支撑销与所述转筒的轴线垂直相交且支撑销两端分别与转筒内壁固定；
弹性橡胶绳，设置在所述转筒内部且位于透明水槽两侧的两根固定座之间，包括多根，多根弹性橡胶绳在支撑销两侧对称分布。
有益效果：
本发明一种适用于大型分层水槽的快速液体密度分层方法，能够通过调整水平分隔机构的位置实现不同位置处快速液体密度分层，首先根据实验所需的液体密度分层情况，即不同密度液体的高度，将高密度液体迅速注入水槽至特定高度，然后将水平分隔机构调整至该高度，通过提拉机构将水平分隔机构伸展开铺满高密度液体表面，将低密度液体向席板快速喷洒，由于水平分隔机构的低通透性和支撑性，低密度液体会在水平分隔机构表面稳定存在，并通过水平分隔机构与水槽壁之间形成的缝隙与下层高密度液体接触形成稳定的密度分层。
附图说明
图1为本发明液体密度分层装置的结构示意图；
图2为本发明中席板的结构示意图；
图3为本发明中卷筒的结构示意图；
其中，1-1、第一定滑轮；1-2、第二定滑轮；1-3、第三定滑轮；2、牵引绳；3、电动提拉机构；4、卷筒；4-1、弹性橡胶绳；4-2、支撑销；4-3、转筒；4-4、固定座；5、垂向导轨；6、水平导轨；7、席板；7-1、塑料支撑板；7-2、尼龙编织结构。
具体实施方式
下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
一种适用于大型分层水槽的快速液体密度分层方法，如图1所示，以两层分层为例，
1、根据实验所需的液体密度分层情况，确定高密度液体高度
和低密度液体高度
，将高密度液体快速注入水槽至
高度。
2、将水平导轨和卷轴调整至
高度位置处，打开电动提拉机构将席板沿水平导轨
展开，利用喷头将低密度液体快速喷洒在席板上，通过席板的缓冲使得低密度液体在高密
度液体表面稳定分层，直至低密度液体至
高度。
3、缓慢倒转提拉机构，在卷轴上扭矩回复结构作用下将席板收回，即可得到稳定液体密度分层环境。
若实验需多个密度液体分层，重复步骤2和步骤3即可。
所述水平分隔机构包括：
卷筒4，所述卷筒4上卷有席板7；
水平导轨6，所述席板6能够在所述水平导轨6上伸展或回卷。
所述透明水槽的内壁两侧设有垂向导轨5，所述水平导轨6通过滑块与所述垂向导轨5滑动连接；
所述卷筒4位于所述水平导轨6的上方，卷筒4的两端通过第二滑块与位于透明水槽一端的所述垂向导轨5滑动连接。
还包括提拉驱动单元，用于驱动所述水平分隔机构沿所述垂向导轨在所述透明水槽内上、下移动，所述提拉驱动单元包括：
电动提拉机构3，安装在所述透明水槽顶部；
定滑轮，安装在透明水槽顶部且正对所述垂向导轨5的上方；
电动提拉机构3的驱动端上连接牵引绳2，牵引绳2另一端绕过所述定滑轮后与所述水平分隔机构和卷筒连接。
所述垂向导轨5包括多个，多个垂向导轨5在所述透明水槽的两侧内壁上沿水槽长度方向均匀间隔布置。
所述席板7为尼龙编织结构7-2和塑料支持板7-1组成。
作为优选技术方案，所述卷筒为能够自动收卷结构，包括：
固定座，包括两个，两个固定座分别与卷筒两端的所述第二滑块固定连接；
转筒，为空心结构，转筒两端设有与所述固定座转动配合的连接孔；
扭矩回复机构，设置在所述固定座和所述转筒之间，包括：
支撑销，设置在所述转筒内部，支撑销与所述转筒的轴线垂直相交且支撑销两端分别与转筒内壁固定；
弹性橡胶绳，设置在所述转筒内部且位于透明水槽两侧的两根固定座之间，包括多根，多根弹性橡胶绳在支撑销两侧对称分布。
本发明能够通过调整水平分隔机构的位置实现不同位置处快速液体密度分层，首先根据实验所需的液体密度分层情况，即不同密度液体的高度，将高密度液体迅速注入水槽至特定高度，然后将水平分隔机构调整至该高度，通过提拉机构将水平分隔机构伸展开铺满高密度液体表面，将低密度液体向席板快速喷洒，由于水平分隔机构的低通透性和支撑性，低密度液体会在水平分隔机构表面稳定存在，并通过水平分隔机构与水槽壁之间形成的缝隙与下层高密度液体接触形成稳定的密度分层。
Claims (7)
1.一种适用于大型分层水槽的快速液体密度分层方法，其特征在于，包括以下步骤：
1、根据实验所需的液体密度分层情况，确定高密度液体高度
和低密度液体高度
，
将高密度液体快速注入水槽至
高度；
2、将水平分隔机构调整至
高度位置处，将水平分隔机构在透明水槽内沿水平方向展
开，利用喷头将低密度液体快速喷洒在水平分隔机构上，通过水平分隔机构的缓冲使得低
密度液体在高密度液体表面稳定分层，直至低密度液体至
高度；
3、将水平分隔机构收回，即可得到稳定液体密度分层环境；
若实验需多个密度液体分层，重复步骤2和步骤3即可。
2.根据权利要求1所述的适用于大型分层水槽的快速液体密度分层方法，其特征在于，所述水平分隔机构包括：
卷筒，所述卷筒上卷有席板；
水平导轨，所述席板能够在所述水平导轨上伸展或回卷。
3.根据权利要求2所述的适用于大型分层水槽的快速液体密度分层方法，其特征在于，所述透明水槽的内壁两侧设有垂向导轨，所述水平导轨通过滑块与所述垂向导轨滑动连接；
所述卷筒位于所述水平导轨的上方，卷筒的两端通过第二滑块与位于透明水槽一端的所述垂向导轨滑动连接。
4.根据权利要求3所述的适用于大型分层水槽的快速液体密度分层方法，其特征在于，还包括提拉驱动单元，用于驱动所述水平分隔机构沿所述垂向导轨在所述透明水槽内上、下移动，所述提拉驱动单元包括：
电动提拉机构，安装在所述透明水槽顶部；
定滑轮，安装在透明水槽顶部且正对所述垂向导轨的上方；
电动提拉机构的驱动端上连接牵引绳，牵引绳另一端绕过所述定滑轮后与所述水平分隔机构和卷筒连接。
5.根据权利要求1所述的适用于大型分层水槽的快速液体密度分层方法，其特征在于，所述垂向导轨包括多个，多个垂向导轨在所述透明水槽的两侧内壁上沿水槽长度方向均匀间隔布置。
6.根据权利要求2所述的适用于大型分层水槽的快速液体密度分层方法，其特征在于，所述席板为尼龙编织结构和塑料支持板组成。
7.根据权利要求2所述的适用于大型分层水槽的快速液体密度分层方法，其特征在于，所述卷筒包括：
固定座，包括两个，两个固定座分别与卷筒两端的所述第二滑块固定连接；
转筒，为空心结构，转筒两端设有与所述固定座转动配合的连接孔；
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支撑销，设置在所述转筒内部，支撑销与所述转筒的轴线垂直相交且支撑销两端分别与转筒内壁固定；
弹性橡胶绳，设置在所述转筒内部且位于透明水槽两侧的两根固定座之间，包括多根，多根弹性橡胶绳在支撑销两侧对称分布。
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