[发明专利]用于巨型海工离心机的超重力场造风装置

说明书

技术领域

本发明涉及巨型海工离心机技术领域，尤其是涉及一种用于巨型海工离心机的超重力场造风装置。

背景技术

为了发展海洋经济、开发海洋资源、保障海上安全，需要模拟海洋典型载荷环境，例如模拟海洋风暴过程。为了模拟海洋风暴过程，目前通常在重力加速度（1g）下采用风洞装置进行海洋风暴模拟，但是由于无法实现在超重力场下模拟海洋风暴过程，因此模拟的海洋风暴过程与真实的海洋风暴过程相差较大，结果不精确，影响了海洋工程研究和技术咨询。传统的土工离心机由于设计原理和结构形式使得模型中离心加速度分布误差大，模型的边界条件不正确，无法用于模拟海工结构所处的复杂的海洋环境。尤其是，目前还没有能够在超重力场下模拟复杂海洋环境如海洋风暴过程的海工离心机。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于巨型海工离心机的超重力场造风装置，该超重力场造风装置能够在超重力场下再现海洋风暴过程，模拟海洋环境下海洋风暴过程-海工结构-土质海床的相互作用，且模拟的海洋风暴过程逼真，结果精确，为海洋工程设计和施工技术突破提供高水平的实验平台。

根据本发明实施例的用于巨型海工离心机的超重力场造风装置，包括：海工吊篮模型箱，所述海工吊篮模型箱为圆弧形，所述海工吊篮模型箱内具有槽腔，所述海工吊篮模型箱的第一端的端面上设有进风口和进水口，所述海工吊篮模型箱的第二端的端面上设有出风口和出水口，所述海工吊篮模型箱沿从所述第一端到所述第二端的长度方向分为第一段、第二段和位于所述第一段和第二段中间且用于放置海工结构的中间段，所述第二段内设有邻近所述第二端的消能结构，所述中间段的底壁向外突出以形成凹槽，所述凹槽内和所述槽腔的底面上设有土质海床，所述槽腔内填充有水；蜂窝器，所述蜂窝器设在所述第一段内且邻近所述进风口；鼓风机，所述鼓风机与所述进风口相连，用于通过所述进风口向所述槽腔内鼓风；和抽风机，所述抽风机与所述出风口相连，用于通过所述出风口从所述槽腔内抽风。

根据本发明实施例的巨型海工离心机的超重力场造风装置，通过使得海工吊篮模型箱形成为圆弧形，在巨型海工离心机旋转的过程中可在海工吊篮模型箱中产生分布均匀合理的超重力场，在超重力场的作用下，通过鼓风机、蜂窝器和抽风机产生人造可控风，从而能够在超重力场下再现海洋风暴过程，模拟海洋环境下海洋风暴过程-海工结构-土质海床的相互作用，且模拟的海洋风暴过程逼真，结果精确，为海洋工程设计和施工技术突破提供高水平的实验平台。

另外，根据本发明上述实施例的用于巨型海工离心机的超重力场造风装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述槽腔的底壁内设有出水通道，所述出水通道具有进口和出口，所述出水通道的进口与所述出水口相连，所述出水通道的出口形成在所述凹槽的底壁的外表面上。从而便于排出槽腔内的水。

优选地，所述出水通道的出口位于所述凹槽的底壁的中心位置。

进一步地，所述第一段和第二段的周长相同且相对于所述中间段彼此对称。从而可进一步保证模拟的海洋风暴过程逼真，结果精确。

更进一步地，所述凹槽的底壁为平的。从而进一步保证超重力场在海工吊篮模型箱内分布合理均匀。

在本发明的一些实施例中，所述海工吊篮模型箱具有矩形横截面。从而进一步保证超重力场在海工吊篮模型箱内分布合理均匀。

在本发明的一些实施例中，所述海工吊篮模型箱的中间段的顶壁上设有顶部开口，所述顶部开口由盖板密封。从而便于操作人员往槽腔内盛放土质海床和海工结构。

可选地，所述消能结构为斜坡。从而该消能结构结构简单可靠。

根据本发明的一些实施例，超重力造风装置还包括风道，所述风道具有矩形横截面，所述风道设在所述槽腔内的上部，所述风道朝向所述槽腔的底壁的一侧敞开。从而通过设有风道可导引风的流向，进一步保证人造可控风为水平流向，以进一步保证海洋风暴过程逼真，结果精确。

具体地，所述风道具有矩形横截面且沿从所述长度方向分为稳定段、收缩段、试验段、放大段和抽风回气段，所述稳定段和所述抽风回气段具有恒定的横截面积，所述收缩段的横截面积沿所述长度方向逐渐减小，所述放大段的横截面积沿所述长度方向逐渐增大。从而保证经过试验段的气体流速稳定，以保证模拟的海洋风暴过程-海工结构-土质海床的动力相互作用的结果精确。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。