[发明专利]一种模拟波浪的模型试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种模拟波浪的模型试验装置,包括模型槽，其特征在于，在所述模型槽内的一端设有坡坝，相对的另一端设有消能坡，且在模型槽内沿水流动的方向设有用于测量波浪频率与幅度的波浪测量仪、用于测量波浪流速的波速测量仪和用于产生波浪的造波片，所述的造波片位于波速测量仪和波浪测量仪的后端，且造波片在驱动装置的驱动下转动，通过造波片的转动拨动模型槽内的水产生波浪。

2.如权利要求1所述的模拟波浪的模型试验装置，其特征在于：所述的驱动装置包括一个电机，所述的电机驱动一个主动齿轮通过一个传动链条驱动一个从动齿轮，所述的从动齿轮的输出轴上与其同轴安装夹片，所述的夹片通过连接装置连接造波片。

3.如权利要求1所述的模拟波浪的模型试验装置，其特征在于：所述的传动链条的内侧安装有调距齿轮，所述的传动链条、调距齿轮、主动齿轮、从动齿轮位于模型槽内侧，三个齿轮处于同一竖直平面上，通过传动链条连接在一起。

4.如权利要求1所述的模拟波浪的模型试验装置，其特征在于：所述的调距齿轮通过键固定在轴承上，所述的轴承通过键和螺帽固定在调距轴上；所述的调距轴穿过调距孔通过螺帽固定在模型槽侧壁上，所述的螺帽在模型槽侧壁内外两侧各有一个，内侧的螺帽位于调距齿轮和模型槽侧壁之间，用于固定调距轴。

5.如权利要求1所述的模拟波浪的模型试验装置，其特征在于：通过更换所述的主动齿轮的大小来改变波浪的频率。

6.如权利要求1所述的模拟波浪的模型试验装置，其特征在于：通过调整造波片的长短能改变波浪的幅度。

7.如权利要求1所述的模拟波浪的模型试验装置，其特征在于：通过所述的调距齿轮来调节因更换主动齿轮产生的传动链条的松紧。

8.如权利要求1所述的模拟波浪的模型试验装置，其特征在于：所述的模型槽使用有机玻璃制成或使用混凝土浇筑而成，内部装有水，模型槽能并排的设置多个进行串联，同时进行不同工况试验。

9.如权利要求1所述的模拟波浪的模型试验装置的试验方法，其特征在于：

(1)根据试验方案确定的工况类型确定串联模型槽及模型部件的个数与种类，主动齿轮与从动齿轮的直径应根据波浪频率确定；

(2)将加工好的各个部件安装在所述的模型槽内；

(3)按照相似比确定坝体的坡度与高度，然后在模型槽内填筑坝体，并在坝体内部埋设相应的监测仪器；

(4)向模型槽内注水，水位高低按设计要求而定，注水时应避免水流直接冲刷坝坡；

(5)检查模型部件是否安装正确，如果正确，则转到步骤(6)；

(6)开启低频电动机，使用波浪测量仪、波速测量仪测定波浪要素是否满足设计要求，若不满足设计要求，通过改变电动机频率、更换齿轮大小、伸长或缩短造波片的手段进行调节；

(7)待波浪要素调节完毕后，按照设计要求使波浪作用相应的时间，期间通过埋设在坝坡内的监测仪器测定并记录所需的数据。

10.如权利要求1所述的模拟波浪的模型试验装置的试验方法，其特征在于：

对于多种波浪工况同时进行时，相邻模型槽之间的主动齿轮与从动齿轮的直径应按下式确定：

其中：d₁为主动齿轮直径，d₂为从动齿轮直径，T₁为靠近电动机模型槽内的波浪周期，T₂为远离电动机模型槽内的波浪周期，n_主动齿轮为主动齿轮转速，n_从动齿轮为从动齿轮转速。