一种出流口后置式水槽波流产生系统的制作方法

1.本发明涉及水工模型试验技术领域，特别涉及一种出流口后置式水槽波流产生系统。


背景技术：

2.波和流的模拟产生是水工与港工试验的重要手段，在海洋与近岸工程中，渔港鱼礁、海堤断面、泥沙启动输移等试验都必须由波浪和水流产生作用动力。因此，在上述工程的水槽模型试验中都需要使用造波系统和造流系统，多数情况下需要波流共同作用。
3.在波流水槽中常采用在水槽尾端安装造波机和造流泵的方法模拟试验结构物受到波流作用的工况，传统的水槽波流产生系统，为了避开推波板对水流的阻断作用，通常将进水口管道直接安装在推波板推波方向的前端，即出流口前置，但存在如下缺陷：由于进水口管道直接安装在推波板的前面，输出的水流呈涡旋状进入方形的水槽后需要经过较长过渡段进行稳流，即需要水槽自身足够长才能满足试验要求；因出流口输出的水流呈涡旋状，需要波流共同作用时水流会破坏波浪形状，即无法实现波流同时产生；水槽尾端约4
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6m长不能用于水流过渡段，违背了直线水槽造流的无限长使用原则。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述不足，提供一种出流口后置式水槽波流产生系统，通过设置后置式出流口，即进水装置与所述水槽单元端部相连接，位于所述造波机推波相反方向的后端，通过设置位于所述水槽下方的整流装置， 所述整流装置包括整流室及内置的整流栅，所述整流室一端与所述集水箱相连通、另一端与所述水槽底壁相连通，且底壁出流口位于所述造波机推波方向的前端，所述集水箱内初步消能的水流经整流栅整流成平顺流体后再进入所述水槽内，使得所述造波机的推波板推动的水流即为满足试验要求的稳流，通过计算机智能控制进水口进水量及推波板推波速度，不仅彻底解决了由于进水口管道安装在推波板的前面，致使因水流呈涡旋状进入水槽后需经过较长过渡段进行稳流的技术难题，满足了直线水槽造流的无限长使用原则，也满足了造流造波的试验要求。本发明提供的具体技术方案如下：一种出流口后置式水槽波流产生系统，包括，水槽装置，包括用于承载试验水体的水槽单元；造波装置，包括安装在所述水槽单元端部依据预设指令产生波浪的造波机；进水装置，与所述水槽单元端部相连接，用于依据预设的流量潮位曲线变化指令同步控制流入所述水槽单元的进水量，包括装有消能单元的集水箱；整流装置，用于将所述集水箱内初步消能的水流整流成平顺流体后再送入所述造波机推波方向的前端的所述水槽单元内，包括位于所述水槽单元下方、一端与所述集水箱相连通、另一端与所述造波机前端的所述水槽单元相连通且内含整流栅的整流室；驱动装置，依据指令驱动所述造波机、所述进水装置分别执行相应动作，包括驱动
电机；控制装置，依据预设程序及实时获得的信息控制所述驱动装置执行指令，包括计算机。
5.优选地，所述水槽单元包括水槽及沿水流方向均匀设置的在所述水槽周边起支撑作用的支撑架，相邻所述支撑架间的水槽侧壁为透明壁。
6.进一步地，所述造波机包括造波电机及由所述造波电机控制造波的推波板，所述推波板上固装有移动传感器，所述造波电机及所述移动传感器均与所述计算机连接。
7.优选地，所述进水装置还包括连有进水电动的进水管道，所述进水管道上装有实时将流量信息传输给所述计算机的流量计，所述计算机依据预设程序及所述流量信息实时控制所述进水电动。
8.进一步地，所述进水管道出流口伸入至所述集水箱近底部位置，所述消能单元设有的消能网安装在所述集水箱的上半部，且所述消能网的高度与所述水槽侧壁等高。
9.优选地，所述整流栅水平放置在所述整流室内，使得所述集水箱内的紊乱水流经所述整流栅的整流通道二次削能后再向所述水槽输入稳流。
10.进一步地，所述整流室与所述集水箱、所述水槽底壁相连通，形成下倾斜室、水平室及上倾斜室，所述下倾斜室承接所述集水箱的较紊乱水流，所述水平室用于水平放置所述整流栅，所述上倾斜室将整流后平顺的水流输送至所述水槽。
11.进一步地，所述下倾斜室设有的斜壁与所述集水箱下侧壁形成的第一锐角a1及所述上倾斜室设有的斜壁与所述水槽底壁形成的第二锐角a2应满足：200<a1<400，200<a2<400。
12.进一步地，所述第一锐角与所述第二锐角相等。
13.进一步地，所述计算机包括储存单元、计算单元与控制单元；所述储存单元用于储存试验程序、依据试验要求预设的造波信号及实时获取的数据信息；所述计算单元用于计算实时获取的造波电机的编码信号与预设的所述造波信号的误差，并将所述误差传输给所述控制单元；所述控制单元依据预设程序控制所述进水电动、所述造波电机执行相应指令。
14.有益效果：本发明提供一种出流口后置式水槽波流产生系统，通过设置后置式出流口，即进水装置与所述水槽单元端部相连接，位于所述造波机推波相反方向的后端，通过设置位于所述水槽下方的整流装置，所述整流装置包括整流室及内置的整流栅，所述整流室一端与所述集水箱相连通、另一端与所述水槽底壁相连通，且底壁出流口位于所述造波机推波方向的前端，所述集水箱内初步消能的水流经整流栅整流成平顺流体后再进入所述水槽内，使得所述造波机的推波板推动的水流即为满足试验要求的稳流，通过计算机智能控制进水口进水量及推波板推波速度，不仅彻底解决了由于进水口管道安装在推波板的前面，致使因水流呈涡旋状进入水槽后需经过较长过渡段进行稳流的技术难题，满足了直线水槽造流的无限长使用原则，也满足了造流造波的试验要求。
附图说明
15.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本申
请的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
16.在附图中：图1是本发明技术方案结构示意图；图2是图1的俯视图；图3是整流室结构示意图；图4是图3的a
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a剖视图。
17.其中：集水箱1；出流口2；消能网3；进水口4；进水电机5；流量计6；进水管道7；造波电机8；造波机9；推波板10；位移传感器11；上倾斜室12；水槽底壁13；水槽底梁14；支撑架15；水槽16；变坡升降机17；水槽基础18；计算机19；整流栅20；整流室21；下倾斜室22；水平室23；底壁出流口24；承重梁25。
具体实施方式
18.如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“若干个”指多于3个；说明书后续描述为实施本技术的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本技术的一般原则为目的，并非用以限定本技术的范围。本技术的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
19.本发明优选实施例，参照图1
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图4：一种出流口后置式水槽波流产生系统，包括水槽装置、造波装置、进水装置、整流装置、驱动电机和计算机。
20.水槽装置包括水槽16、用于支撑水槽16的支撑架15，位于水槽16下部设有起地基作用的水槽基础18，变坡升降机17底部固定安装在所述水槽基础18上，另一端与所述水槽底梁14连接。
21.所述支撑架15设有若干个，沿水流方向均匀设置在水槽16周边，相邻的所述支撑架15之间的水槽壁为玻璃材料制做的透明壁，以便于试验观察。
22.所述造波机9通过承重梁25横跨在所述水槽16的近端部，通过紧固件（图中未示出）紧固安装在侧壁上，所述造波机9包括造波电机8、竖向位于水槽16内用于运动以产生波浪的推波板10及固定安装在推波板10上以感应位移变化的位移传感器11，位移传感器11及造波电机8均与计算机19相连，参见图1、图2，以推波板10为界，推波板10左边通常称为造波机9的后方，右边通常称为造波机9的前方，造波时，推波板10前后运动，在前方造出的波浪是有效波浪，在后方造出的波浪是无效波浪，需通过消能网消除掉。
23.首先，计算机19通过造波软件及对应试验谱形的水深、波高、周期、谱能量等参数，生成造波信号文件，并存入到储存单元中。开始造波时计算机19设置与预设波形相匹配的相位关系，通过控制单元控制造波电机8驱动推波板10运动造波，计算机19实时采集位移传感器11传输的推波板10位置信息确定推波板10的零位时后，通过采集的造波电机8的编码
信号与预设的造波信号文件数据比较，计算单元得到误差数据后，控制单元控制造波电机8转速，从而驱动丝杠（图中未示出）的直线运动的速度，进而通过丝杠推动所述推波板10运动，随着推波板10的前后运动，在造波机9前方产生连续的有效波浪，与此同时，推波板10在造波机9的后方也产生波浪，该波浪为无效波浪，通过安装在所述集水箱1的上半部的所述消能网3消浪，由于所述消能网3的高度与所述水槽侧壁等高，能起到很好的消除波浪的作用。
24.进水装置与所述水槽单元端部相连接，包括连有进水电机5的进水管道7，所述进水管道7的进水口4端固定装有实时将流量信息传输给所述计算机19的流量计6，出流口2端伸入至所述集水箱１近底部位置，所述消能网3安装在所述集水箱1的上半部，且所述消能网3的高度与所述水槽侧壁等高，造流时出流口2流出的水体会垂直向上产生涌动，消能网3也起到消波的作用。
25.计算机19实时采集流量计6的瞬时流量值，计算单元换算成水槽16中的流速值，作为反馈数据，与预设的试验所需流量值比较并运算获得差值，控制单元依据所述差值实时控制所述进水电机5调整进水口4的进水量，当流量值连续保持超过十五分钟稳定平顺后，计算机19控制同步开始造流和造波，造流时，进水口4的水量依据流量潮位曲线变化而同步变化；造波时控制推波板10的运动速度，以满足预设的试验要求。
26.整流装置位于所述水槽16的下方，包括整流室21及水平放置在室内的整流栅20。
27.参见图3、图4，整流室21包括上倾斜室12、水平室23及下倾斜室22；所述下倾斜室22与所述集水箱1通过下侧壁连通，所述上倾斜室12与所述水槽底壁13连接，通过所述水槽底壁13设有的底壁出流口24与所述水槽16连通，所述整流栅20放置在水平室23中。
28.所述下倾斜室22与所述集水箱1的下侧壁形成的锐角为a1, 所述上倾斜室12与所述水槽底壁13形成的锐角为a2，a1与a2的范围均应满足200‑
400。
29.在一些实施例中，a1与a2不相同。
30.在一些实施例中，a1与a2相同。
31.优选地，锐角为300。
32.水体从所述进水管道7的进水口4流入，从伸入至所述集水箱１近底部的出流口2流出，出流口2为斜口，由于动力惯能水体会呈现射流状从出流口2散发至集水箱1的后下方，以维持所述集水箱１的平衡；即集水箱1中的水体处于紊乱状态，随着水量的连续增加，向上方涌动时尽管消能网能够消除部分涌动能量，但水体并不会平顺流动，沿下倾斜室22进入整流室21内，经水平室23内的整流栅20整理形成平顺的水流，再经上倾斜室12 从底壁出流口24流入水槽16中。
33.在一些实施例中，所述出流口2为平口。
34.上述说明示出并描述了本技术的优选实施例，但如前所述，应当理解本技术并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本技术的精神和范围，则都应在本技术所附权利要求的保护范围内。