CN115493804A - 一种越浪式多用消波装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种越浪式多用消波装置及其应用，该消波装置包括相互连接的固定底座(1)和位于固定底座(1)上方的可调整的越浪消波结构(2)。所述的越浪消波结构(2)包括可调整支架(21)和位于可调整支架(21)上方的越浪消波滩(22)。该消波装置用于耗散入射波浪能量，具体操作为：将消波装置安装于循环水槽末端，消波装置部分浸没于水下，上沿探出水面，启动造波装置形成波浪。与现有技术相比，本发明具有提高消波效率的同时，兼具一定普适性等优点。

Description

一种越浪式多用消波装置及其应用

技术领域

本发明涉及海洋工程领域，具体涉及一种越浪式多用消波装置及其应用。

背景技术

循环水槽是一种在海洋工程中被广泛利用的实验设备，可用于研究波浪与结构物的水动力性能。水槽的造波性能直接影响了波浪试验的准确程度。由于循环水槽长度的限制，入射波传播至水槽尾部时，会造成波浪反射，进而影响循环水槽试验区域造波质量，降低试验精度。当波浪反复反射，甚至会影响试验的正常进行。因此在水槽试验段尾部，需要布置消波装置，尽可能消除反射波。

目前常用的消波装置，可分为直立式、斜坡式与组合式结构。直立式结构有腔室，腔室内部填充多孔材料，通过多孔结构耗散波浪以达到消波的效果；斜坡式结构由斜面或抛物面形成，通过破波耗散波浪能量，为了增大波能耗散，斜坡可钻孔或加上附体；组合式结构兼具上述两种结构特点，效果更好，但是占地更大。从对不同实验室中使用的消波器的调查来看，首先斜坡式是消波最有效的方法；其次，将消波器表面进行改进，使其具有一定的粗糙度和孔隙率，并将消波器腔体内部充满多孔材料，其性能也会得到相应的改善；最后，斜坡式消波器可以不必达到试验水池底部，同样可以起到一定的消波效果，这样可以有效减少消波器长度，增大循环水槽试验段有效长度。但是，斜坡式消波器仍然存在问题。传统斜坡式消波器受限于窄范围的波浪参数和水深，其并没有良好的普适性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高消波效率的同时，兼具一定普适性的越浪式多用消波装置及其应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种越浪式多用消波装置，该消波装置包括相互连接的固定底座和位于固定底座上方的可调整的越浪消波结构。

进一步地，所述的越浪消波结构包括可调整支架和位于可调整支架上方的越浪消波滩。

进一步地，所述的越浪消波滩包括多个分开布置的有机玻璃板，该有机玻璃板通过滑块螺母与可调整支架滑动连接。

进一步地，所述的可调整支架包括多组等间距分布的高度可调的支杆。

进一步地，所述越浪消波滩的倾斜角为0-20.0°。

进一步地，所述的固定底座由铝型材拼接而成。

进一步地，所述固定底座的直角处由直角连接件连接。

一种如上所述越浪式多用消波装置的应用，该消波装置用于耗散入射波浪能量，具体操作为：将消波装置安装于循环水槽末端，消波装置部分浸没于水下，上沿探出水面，启动造波装置形成波浪。

进一步地，所述越浪消波滩的浸没深度为100.0-300.0mm，上沿露出水面的高度为0-50.0mm。

进一步地，所述波浪的周期为0.8-2.0s，高度为40-80mm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明在传统斜坡式消波装置的基础上，对消波器上沿高度进行设计，通过越浪进一步耗散入射波能量，并有效阻挡了水槽试验段尾部的反射波；

(2)本发明的消波装置的孔隙为二维结构，相比于直接在消波滩上打孔形成的多孔介质，采用该结构作为消波装置，循环水槽形成的波浪更加平滑，有利于流场的观察；

(3)本发明的消波滩支架可以进行调整，通过调整消波滩的角度等参数，可以大大拓宽该装置的波浪适用范围。

附图说明

图1为本发明消波装置示意图；

图2为本发明固定支架示意图；

图3为本发明越浪消波结构第一示意图；

图4为本发明越浪消波结构第二示意图；

图5为实施例中消波装置使用工况示意图；

图6为实施例中消波装置周围流场情况图；

图中标号所示：固定底座1、越浪消波结构2、可调整支架21、越浪消波滩22。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种越浪式多用消波装置及其应用，如图1-4，该消波装置由固定底座1和可调整越浪消波结构2组成，消波装置由固定底座和可调整越浪消波滩组成。其中，固定底座1由铝型材拼接而成，各个型材尺寸固定，直角处由直角连接件连接，为越浪消波结构2提供支撑。越浪消波结构2由越浪消波滩22与可调整支架21组成。越浪消波滩22由有机玻璃组合而成，通过滑块螺母与螺栓安装在可调整支架21上，可以通过滑块螺母滑动。4组可调整支架21等距分布，有效支撑了越浪消波滩22。通过调整支架21的高度与距离，从而改变越浪消波滩22的角度；通过滑动越浪消波滩22，可以调整越浪消波滩22间隙、下沿浸深与上沿高度。

该产品的工作原理如下。该消波装置的消波过程分为破波与越浪两步：第一，入射波传播至越浪消波滩22斜面时，波面发生畸变随之破碎，越浪消波滩22上的孔隙进一步加剧了破波现象，破波耗散了入射波一部分能量。第二，入射波继续涌上越浪消波滩22，越过越浪消波滩22上沿发生越浪，入射波越浪后与循环水槽尾部反射波浪相抵消，反射波由斜面上沿阻挡，无法直接进入试验段。破波与越浪两个方面共同作用，提高了消波装置的消波效率，有效降低了试验段反射波成分。

实施例

本实施例中，波浪工况为周期1.5s，波高60mm，控制倾斜角的角度为9.5°，消波滩浸没深度为121.4mm，上沿高度为15.1mm，孔隙率为18.8％。如图5所示，消波装置在使用时，安装于水槽末端，大部分浸没于水下，上沿探出水面。当入射波传递至上沿时，发生越浪，进一步消耗入射波能量，提高了装置的消波性能。

具体试验中，消波器周围流场变化如图6所示。波浪传递至消波板(0/10T)，经由斜面抬升破碎。波浪翻卷，在消波器孔附近形成涡系(1/10-2/10T)。随后，涡系相互抵消衰减(3/10-5/10T)。在3/10T时，波浪破碎(试验结果波浪破碎见子图框标注)，使得波高下降。接下来，波高下降后的波浪越过斜面上端。越浪后再次消耗一部分能量，随后与从试验段尾部反射的波浪相抵消(6/10-8/10T)。剩余反射波浪被斜面上沿拦截，防止其回流至循环水槽试验段。9/10T时，消波器斜面上游水面变得平缓。此后，消波器周围流场重复上述过程演化。综上所述，波浪在消波器周围发生破波与越浪，耗散了入射波浪能量，进而达到了消波效果。

目前实验室现有蜂窝消波装置(直立式)与多层板消波装置(组合式)。与现有多孔介质消波装置相比，本发明的越浪式多用消波装置消波效率明显提高，且适用波浪工况的范围更宽泛。具体试验数据如表1所示，采用反射系数表示波浪水池反射的剧烈程度，反射系数越小则消波装置的消波性能越好。

表1各消波装置反射系数对比

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种越浪式多用消波装置，其特征在于，该消波装置包括相互连接的固定底座(1)和位于固定底座(1)上方的可调整的越浪消波结构(2)。

2.根据权利要求1所述的一种越浪式多用消波装置，其特征在于，所述的越浪消波结构(2)包括可调整支架(21)和位于可调整支架(21)上方的越浪消波滩(22)。

3.根据权利要求2所述的一种越浪式多用消波装置，其特征在于，所述的越浪消波滩(22)包括多个分开布置的有机玻璃板，该有机玻璃板通过滑块螺母与可调整支架(21)滑动连接。

4.根据权利要求2所述的一种越浪式多用消波装置，其特征在于，所述的可调整支架(21)包括多组等间距分布的高度可调的支杆。

5.根据权利要求1所述的一种越浪式多用消波装置，其特征在于，所述越浪消波滩(22)的倾斜角为0-20.0°。

6.根据权利要求1所述的一种越浪式多用消波装置，其特征在于，所述的固定底座(1)由铝型材拼接而成。

7.根据权利要求6所述的一种越浪式多用消波装置，其特征在于，所述固定底座(1)的直角处由直角连接件连接。

8.一种如权利要求书1-7任一项所述越浪式多用消波装置的应用，其特征在于，该消波装置用于耗散入射波浪能量，具体操作为：将消波装置安装于循环水槽末端，消波装置部分浸没于水下，上沿探出水面，启动造波装置形成波浪。

9.根据权利要求8所述的一种越浪式多用消波装置的应用，其特征在于，所述越浪消波滩(22)的浸没深度为100.0-300.0mm，上沿露出水面的高度为0-50.0mm。

10.根据权利要求8所述的一种越浪式多用消波装置的应用，其特征在于，所述波浪的周期为0.8-2.0s，高度为40-80mm。

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