[实用新型]波流试验水池智能自适应导流装置

说明书

本实用新型公开了一种波流试验水池智能自适应导流装置，包括计算机、水池、造流造波系统、循环系统、智能导流系统、流速监控系统；所述造流造波系统包括的造波造流装置和消浪装置；所述循环系统包括循环管路和水泵；所述智能导流系统包括用于智能实时调节入流方向的导流板和与导流板相连接的步进电机，所述导流板设置在循环管路的入流管口处，所述步进电机连接至计算机；所述流速监控系统包括用于对速度分布和流动情况进行实时监控的流速监测传感器，所述流速监测传感器连接至计算机。本实用新型可对多种不同水深和流速组合条件下的工况进行精准的模拟，并且均可达到均匀性最优的效果，获得最大的均匀流范围，为流体力学实验提供技术支持。

技术领域

本实用新型涉及流体力学模型试验，特别涉及波流试验水池智能自适应导流装置。

背景技术

波流水池模拟系统是模拟自然界中复杂多变的波浪和水流的有效方法之一。波浪和水流作为港口海岸工程、海洋工程中的主要荷载，在港口、海岸和海洋工程的规划、设计和施工中都需要了解波浪和水流的作用。目前了解波浪水流荷载的常用方法有现场观测、物理模型试验和数值模拟3种。但是到目前为止，有些实际问题不能单纯地通过数学方法来解决，而现场观测又很难实现，所以通过波流水池模拟便成为一种有效可靠的方法。

为了形成稳定均匀的水流，波流水池通常均会使用水泵推动水流进行循环流动，但使用该种方法，水流浸入水池时往往具有较大的流速，需要流动向前流动较远的距离才能达到稳定，这样便会是水池占用较大的空间。常用的方法是在入流口加装格栅，使水流均匀化，但由于本仪器兼具造波和造流两种功能，且两种功能互不干扰，所以无法直接使用有竖向分层入流格栅。为了保证入流部分水流的均匀稳定，且尽量减少波流水池占用的空间，本水池采用多种方法对入流进行综合调整，加快水流的稳定。

水流进入水池时流速往往较大，流线与水池底之间易出现低压区，导致水流紊动强烈。为了尽量避免低压区的出现，在设计时对水池与入流管之间的边界进行处理，使之更为平缓、贴合水流的方向。

在实际应用中，波流水池会面对多种情况，这便要求水池在各种条件下均可达到稳定均匀的出流效果，在设计过程中，如果接口部分过于平缓，则高速水流会在靠近槽底部分流动，在水池上部出现紊流区，如图1所示；如果接口部分过于急陡，则告诉入流会流向水池靠近水面部分，在水池底部附近会出现紊流区，如图2所示。这两种情况都不利于创造均匀稳定的入流条件，在实际操作中，往往需要对多种工况条件进行精准模拟，即要在不同种的水深和流速组合条件下均达到稳定均匀的出流，由已上讨论可知，固定的入流边界和固定的导流板均无法满足实际需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服目前实验室内对波流模拟时确保入流稳定性与均匀性的困难，提供一种稳定均匀、体积较小且精确度高的模拟波流的水池设备。本模型可对多种不同水深和流速组合条件下的工况进行精准的模拟，并且均可达到均匀性最优的效果，获得最大的均匀流范围，为流体力学实验提供技术支持。

本实用新型所采用的技术方案是：一种波流试验水池智能自适应导流装置，包括计算机、水池、造流造波系统、循环系统、智能导流系统、流速监控系统；

所述造流造波系统包括分别设置在所述水池两端的造波造流装置和消浪装置；

所述循环系统包括连接在所述水池底部与所述水池相连通的循环管路和设置在所述循环管路内、用于推动水流形成循环流动的水泵；

所述智能导流系统包括用于智能实时调节入流方向的导流板和与所述导流板相连接的步进电机，所述导流板设置在所述循环管路的入流管口处，所述步进电机连接至所述计算机，通过所述计算机实时控制所述导流板的转角；

所述流速监控系统包括用于对速度分布和流动情况进行实时监控的流速监测传感器，所述流速监测传感器设置在所述水池内、位于所述水池入流口下流1/3处，所述流速监测传感器连接至所述计算机，将数据传回所述计算机，并通过所述计算机进行分析和对所述导流板进行再次调节。