[发明专利]密度分层多功能模拟实验水槽装置

说明书

本发明公开了一种密度分层多功能模拟实验水槽装置包括：水槽主体，水槽主体底部设置有冷却盘管，水槽主体四周设置有透红外玻璃，其中至少一块透红外玻璃内侧设置有温敏液晶膜，其中水槽主体上侧可拆卸连接热分层装置或盐分层装置，水槽主体内可拆卸设置立杆，立杆上设置热电偶或导电率测试点，热分层装置包括加热盘管，盐分层装置包括浮力装置。本发明通过调节恒温加热盘管加热温度、冷却盘管冷水温度以及水槽中液体深度可以获得不同的温度梯度，实现稳定的温度分层，通过插销和销孔实现各个模块支架之间相互连接，方便拆卸，可以实现热分层法到盐分层法的切换，能准确重现分层环境下大尺度流动特征。

技术领域

本发明涉及流体力学无量纲模化实验装置，具体涉及一种密度分层多功能模拟实验水槽装置。

背景技术

近些年来越来越严重的雾霾现象引起了人们的重视，大气中出现逆温现象时较温暖的空气层高于冷空气层，形成“逆温层”，当这种逆温层笼罩在城市上空时，地球表面的大气污染物会被困在城市上空难以扩散从而造成严重污染；除了室外环境中温度分层导致的污染物积聚外，在采用置换式通风的病房中温度分层也会引起污染物滞留积聚，当污染物停留在人员呼吸高度处，将增加人员交叉感染的风险；海边热电厂向海水中排放热污水及分层环境中水下物体运动等大尺度流动现象在工业领域也非常常见。认识和理解分层环境中的流动现象，有助于提高污染物的排放控制技术，加深人们对室内环境中污染物扩散的认识，掌握大尺度流体流动发展规律。但目前实验装置进行模化实验分层环境下大尺度流体流动现象很难进行外场实验研究，一方面实验成本高昂，另一方面测量技术的限制导致外场实验难度较大。中国专利CN201710148474.4公开了一种试验水槽及其试验方法，用于观测水流流态，该装置只能针对均匀环境中流体流动并不能实现密度分层环境中流体流动特性的研究。目前市场上没有能准确重现分层环境下大尺度流动特征的简单易行的模化实验装置。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种密度分层多功能模拟实验水槽装置，解决目前没有能准确重现分层环境下大尺度流动特征的简单易行的模化实验装置的问题。

技术方案：本发明所述的密度分层多功能模拟实验水槽装置包括：水槽主体，所述水槽主体底部设置有冷却盘管，所述水槽主体四周设置有透红外玻璃，其中至少一块透红外玻璃内侧设置有温敏液晶膜，其中所述水槽主体上侧可拆卸连接热分层装置或盐分层装置，所述水槽主体内可拆卸设置立杆，所述立杆上设置热电偶或导电率测试点，所述热分层装置包括加热盘管，所述盐分层装置包括浮力装置。

为了便于装置移动，操作灵活，还包括底部支架，所述底部支架下侧设置有滑轮装置。

为了便于将盐分层支架、热分层支架或滑块支架通过插销、插销孔连接于水槽支架上，便于实现两种分层实验方法的切换，也可以实现静止实验工况和拖曳工况的切换，所述水槽主体包括焊接在一起的上下主体，所述下主体为中空铝板且一侧开设有排水口，所述上主体包括水槽支架，所述水槽支架四周设置有空心立柱，所述空心立柱上开设有销孔。

为了方便利用滑块运动拖曳水槽中的水下模型，模拟分层环境中水下物体的运动。所述物体移动装置包括滑块支架，所述滑块支架内设置有滑块轨道，所述滑块轨道上设置有沿滑块轨道滑动的滑块。

为了方便拆卸和固定热分层装置，所述热分层装置还包括热分层支架，所述热分层支架底部设置有插脚，所述插脚上开设有销孔。

为了方便拆卸固定盐分层装置，所述盐分层装置还包括盐分层支架，所述盐分层支架上侧设置有盐水槽，所述盐水槽底部连接软管一端，软管另一端连接浮力装置。

工作原理：热分层试验时，加热盘管浸没水中恒温加热，冷却盘管进恒温冷水对水槽底部恒温冷却，加热和冷却同步进行，通过立杆上的热电偶以及温敏液晶膜可以显示水槽中水温变化。盐分层试验时，盐水槽中的盐水利用浮力装置以及软管将密度逐渐变小的盐水输入水槽中，实现在不同深度处盐水密度不同。