CN212129031U

CN212129031U - 一种波流水池中全方向造流装置

Info

Publication number: CN212129031U
Application number: CN202020429772.8U
Authority: CN
Inventors: 杨洪齐; 张群; 王静; 柳淑学; 李木国; 杜海
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2020-12-11
Anticipated expiration: 2030-03-30

Abstract

本实用新型属于海岸、近海和海洋工程技术领域，一种波流水池中全方向造流装置，包括波流水池、均流区、出流(回流)阀门、有压廊道、双向轴流泵。由双向轴流泵将水体泵入出流有压廊道，再经过打开的出流阀门进入到均流区，然后从出流口流出到波流水池中，形成实验所需的流场；回流水从回流口进入均流区，经打开的回流阀门流回到回流有压廊道，再通过轴流泵管道泵出，构成循环水流。该装置在波流水池中可以叠加波浪，从而能够对实验模型开展波浪与水流的共同作用研究。

Description

一种波流水池中全方向造流装置

技术领域

本实用新型涉及一种波流水池中全方向造流装置，属于海岸、近海和海洋工程技术领域。

背景技术

波浪和水流对海岸、近海和海洋工程结构物的共同作用是海洋工程设计研究的重要方面，而波、流与工程结构物的作用是一个复杂的非线性变化过程，对于复杂的波、流与结构物作用的问题，理论分析和数值模拟研究往往难以满足实际的需要，因此建立精确模拟波浪与水流共存的真实物理环境的实验装置是开展相关实验研究的基础和重要手段。

现阶段水动力学开展的相关研究(如波流对海洋工程结构系统的非线性荷载设计研究、深水养殖网箱的水动力学问题研究、近海海域污染物迁移规律研究，海冰形成机理、冰荷载与建筑物的动力相互作用，海洋环境因素对海底土体的作用机理研究等)是在已经安装有造波机系统的波流水池中，采用可移动的潜水泵组辅助模拟流场来实现波浪与不同方向的流的相互作用的。由于使用的潜水泵就在波流水池内，势必会对波浪的传递产生扰动影响；另外，不加均流装置，则流场均匀性很难达到使用要求，加了均流装置，也会影响波浪传递，对研究结果的准确性带来较大误差。因此，提出一种能够在波流水池中产生各个方向(即全方向)流场，且满足水动力学研究中波流共同作用要求的装置，是十分必要的。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型目的是提供一种波流水池中全方向造流装置，在海岸、近海和海洋工程技术研究领域中，满足开展水动力学波流共同作用的物理模型实验研究的使用要求。

为了实现上述发明目的，解决已有技术中所存在的问题，本实用新型采取的技术方案是：一种波流水池中全方向造流装置，包括波流水池、“L”型出流有压廊道、“L”型回流有压廊道、(M+N)个出流均流区、(M+N)个回流均流区、(M+N)个水池内出流口、(M+N)个水池内回流口、N个打开及M个关闭的出流阀门、N个打开及M个关闭的回流阀门、阀门廊道、多个双向轴流泵、多个造流泵管道阀门、多个流量计及流速仪，所述波流水池位于整套装置的最上层，所述“L”型出流有压廊道与“L”型回流有压廊道对扣环抱设置在波流水池外缘偏下部，所述共2(M+N)个出流、回流均流区彼此独立，均布在波流水池下层四边，每个均流区的一端开口，即出流口、回流口位于波流水池底面，每个均流区的另一端通过管道连接阀门，即出流、回流阀门后与有压廊道连通，组成(M+N)组出流水通道和(M+N)组回流水通道；波流水池通过出流水通道连接“L”型出流有压廊道，通过回流水通道连接“L”型回流有压廊道，“L”型回流有压廊道通过多组泵水通道与“L”型出流有压廊道连通，多组泵水通道通过管道依次连接双向轴流泵、流量计及造流泵管道阀门；所述阀门廊道设置在波流水池的外缘及有压廊道的上部，其内无水，用于安装操作出流、回流阀门；所述流速仪在实验工作时，设置在波流水池中的实验所需流场里，用于监测造流工作时的水流速，M、N均为自然数。

本实用新型有益效果是：一种波流水池中全方向造流装置，适用范围广泛，结构形式简单，各个建造部分的截面形状为矩形、或规则多边形、或圆形结构，施工容易，适合用于造流工作水深从0.2m到3m的波流水池；两个“L”型有压廊道在工作时，内部充满水，仅通过管道与相连设备连通，其内部与外部大气隔绝，所以其内部存在着大于大气压的水压强，此水压的存在可以有效保证有压廊道各处出流均衡稳定，保证了实验研究结果的可靠性。在波流水池中，配合多向波造波机系统，可以实现波浪与流场的共同作用，满足现阶段海洋工程技术设计研究领域中的水动力学研究对物理模型实验的使用要求。

附图说明

图1是本实用新型装置原理示意图。

图2是本实用新型装置平面布置示意图。

图3是本实用新型装置剖面1-1示意图。

图4是本实用新型装置剖面2-2示意图。

图中：1、波流水池，2、有压廊道，2a、出流有压廊道，2b、回流有压廊道，3、均流区，3a、出流均流区，3b、回流均流区，4、水池内出流、回流口，4a、出流口，4b、回流口，5、阀门廊道，6、双向轴流泵，7、出流、回流阀门，7a、打开的出流阀门，7b、关闭的出流阀门，7c、打开的回流阀门，7d、关闭的回流阀门，8、造流泵管道阀门，9、流量计，10、流速仪，11、实验所需流场，12、水流方向。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种波流水池中全方向造流装置，包括波流水池1、“L”型出流有压廊道2a、“L”型回流有压廊道2b、(M+N)个出流均流区3a、(M+N)个回流均流区3b、(M+N)个水池内出流口4a、(M+N)个水池内回流口4b、N个打开及M个关闭的出流阀门7a、7b，N个打开及M个关闭的回流阀门7c、7d，阀门廊道5、多个双向轴流泵6、多个造流泵管道阀门8、多个流量计9及流速仪10。所述波流水池1位于整套装置的最上层，所述“L”型出流有压廊道2a与“L”型回流有压廊道2b对扣环抱设置在波流水池1外缘偏下部，所述共2(M+N)个出流、回流均流区3a、3b彼此独立，均布在波流水池1下层四边，每个均流区的一端开口，即出流口4a、回流口4b位于波流水池1底面，每个均流区的另一端通过管道连接出流、回流阀门7后与有压廊道2连通，组成(M+N)组出流水通道和(M+N)组回流水通道；波流水池1通过出流水通道连接“L”型出流有压廊道2a，通过回流水通道连接“L”型回流有压廊道2b，“L”型回流有压廊道2b通过多组泵水通道与“L”型出流有压廊道2a连通，多组泵水通道通过管道依次连接双向轴流泵6、流量计9及造流泵管道阀门8；所述阀门廊道5设置在波流水池1的外缘及有压廊道2的上部，其内无水，用于安装操作出流、回流阀门7；所述流速仪10在实验工作时，设置在波流水池1中的实验所需流场11里，用于监测造流工作时的水流速。波流水池1是布置模型，形成波浪和流场的实验区域；首先以波流水池1和用来驱动水流的双向轴流泵6为边界点，来区分出流与回流：在实验所需流场11流域内，产生正向流场，如水流方向12所示时，则称泵入水的有压廊道2为出流有压廊道2a，与其相连的N个打开的阀门为出流阀门7a，以此类推，水流经N个各自独立的出流均流区3a，从N个出流口4a流出，进入波流水池1，形成实验所需流场11后，再依次从N个回流口4b，流入N个各自独立的回流均流区3b，和与之单独相连的打开的回流阀门7c，回流到回流有压廊道2b，再流入双向轴流泵6；当产生反向流场，即水流方向12的反方向时，则上述回流变为出流，出流改为回流；形成闭环循环水流。图中7b、7d分别表示实验所需流场11流域外的M个关闭的出流阀和M个关闭的回流阀。再如图3所示，在波流水池1里边，打开实验所需流场11流域内所对应的N个出流阀门7及对向的N个回流阀门7，关闭流场流域外的2M个出流、回流阀门7；对于相同流域内的正向、反向流，可以通过改变双向轴流泵6的转向实现；因为波流水池1的四边均布安装有出流、回流阀门7，通过对向组合打开所需阀门，关闭不用阀门，并配合双向轴流泵6的转向控制，在流场流域内形成正向或反向水流，就可以在波流水池1内形成任意流向的实验所需流场11，实现全方向造流。

如图2～4所示，给出了本实用新型的一个实施例的装置平面布置示意图及剖面示意图，其结构包括波流水池1、有压廊道2、均流区3、水池内出流(回流)口4、阀门廊道5，还包括了双向轴流泵6、出流(回流)阀门7、造流泵管道阀门8、流量计9、流速仪10等设备。在该实施例中，波流水池1长70m，宽50m，深3m，最大工作水深2m，其与有压廊道2、均流区3均采用钢筋混凝土结构，具有较强的抗渗、抗压能力；双向轴流泵6直径800mm，单台流量为1.5m³/s，数量6台；出流(回流)阀门7直径600mm，数量94个。

本实用新型的优点是：(1)在波流水池中可以形成全方向的流场，(2)采用双“L”型有压廊道可以有效保证出流均衡、稳定。

Claims

1.一种波流水池中全方向造流装置，包括波流水池、“L”型出流有压廊道、“L”型回流有压廊道、(M+N)个出流均流区、(M+N)个回流均流区、(M+N)个水池内出流口、(M+N)个水池内回流口、N个打开及M个关闭的出流阀门、N个打开及M个关闭的回流阀门、阀门廊道、多个双向轴流泵、多个造流泵管道阀门、多个流量计及流速仪，其特征在于：所述波流水池位于整套装置的最上层，所述“L”型出流有压廊道与“L”型回流有压廊道对扣环抱设置在波流水池外缘偏下部，所述共2(M+N)个出流、回流均流区彼此独立，均布在波流水池下层四边，每个均流区的一端开口，即出流口、回流口位于波流水池底面，每个均流区的另一端通过管道连接阀门，即出流、回流阀门后与有压廊道连通，组成(M+N)组出流水通道和(M+N)组回流水通道；波流水池通过出流水通道连接“L”型出流有压廊道，通过回流水通道连接“L”型回流有压廊道，“L”型回流有压廊道通过多组泵水通道与“L”型出流有压廊道连通，多组泵水通道通过管道依次连接双向轴流泵、流量计及造流泵管道阀门；所述阀门廊道设置在波流水池的外缘及有压廊道的上部，其内无水，用于安装操作出流、回流阀门；所述流速仪在实验工作时，设置在波流水池中的实验所需流场里，用于监测造流工作时的水流速，M、N均为自然数。