[发明专利]多米诺骨牌式人工造浪装置

说明书

本发明涉及一种多米诺骨牌式人工造浪装置，所述人工造浪装置为高出水池水面连续直线排列的储水舱；储水舱有连接着水泵的进水口，水泵从水池中抽水并注入到储水舱中；储水仓下部连接有向下的排水管，排水管有程控的阀门，排水管的出口部分或全部淹没在造浪池水面以下，出口呈水平状态，与储水舱相同，出口直线连续排列。每个储水舱在阀门关闭状态下，水泵向储水舱中注满水后停止工作，阀门接到控制指令时按排列顺序打开，就像多米诺骨牌依次动作，储水舱中的水通过排水管冲入水池，在水池中形成一个线性的波源。然后所有的程控阀门关闭，水泵开启向储水舱注水，整个造浪装置进入下一个工作循环，大大降低了设计和建设成本。

技术领域

本发明涉及一种人工造浪装置及方法，属于舰艇波浪环境适应性试验平台、波浪发电设备测试，以及大众体育、娱乐辅助设施范畴。

背景技术

目前，主要的，能制造出具有一定专业水准的浪(有足够的浪高、浪形成后有足够的持续时间和合适的浪形)的方法有真空法和造浪板牵引法两种，第一种(参考专利：201620641883.9)利用真空泵将一定量的水吸到一定的高度，然后突然打开阀门释放到水池中，冲击形成浪，被吸起的水也可以换成一定体积重量的重物，这个方法消耗的能量较大，且造出的浪形成后即在前进过程中衰减，浪形为一般的涌浪，可持续性差；第二种是利用动力牵动造浪板在水池中运动，利用造浪板推动池水形成浪(参考专利：PCT/ES2008/000089，PCT/US2013/059498，US 8,366,347B2，US 8,042,200B2)，优点是持续时间长，浪形较好(有明显的卷浪区，自然条件下卷浪的形成和破碎过程如图1)，缺点是对造浪板和池底的空间几何形状要求较高，需要利用超级计算机进行数值仿真计算和优化设计，整套设备设计周期长，加工难度高，另外，该类型造浪装置需要强大的牵引驱动设备，参考专利2的动力功率都在2.0MW以上，牵引驱动设备体积重量庞大，要有高强度的导向和支撑轨道，提高了建设成本，也造成了较大的额外摩擦、水粘滞阻力损耗。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种人工造浪装置及方法。利用连续排列分布的重力势能造浪，不需要高功率的牵引系统，也不需要复杂空间形状高应力结构强度的造浪板，大大降低了设计和建设成本。

本发明技术解决方案：一种人工造浪装置，所述人工造浪装置为高出水池水面连续直线排列的储水舱；所述的储水舱有连接着水泵的进水口，水泵从水池中抽水并注入到储水舱中；所述储水仓下部连接有向下的排水管，所述排水管有程控的阀门，排水管的出口部分或全部淹没在造浪池水面以下，出口呈水平状态，与储水舱相同，出口直线连续排列。每个储水舱在阀门关闭状态下，水泵向储水舱中注满水后停止工作，阀门接到控制指令时按排列顺序打开，就像多米诺骨牌依次动作，储水舱中的水通过排水管冲入水池，在水池中形成一个线性的波源。然后所有的程控阀门关闭，水泵开启向储水舱注水动作，整个造浪装置进入下一个工作循环。所述人工造浪装置的工作原理：高出水池水面的储水舱连续直线排列，其出水口全部或者部分地淹没在造浪池水面以下，所有的排水管阀门处于关闭状态，水泵通过进水口给所有储水舱注满后停止工作；直线连续排列的储水舱连接的排水管的阀门接到控制指令，按时序从排列的一端开始动作打开，连续的波源推进在水池中合成一条横波，模拟海浪。

根据公式(1)确定储水舱的架设高度H：

v为排水管水流的设计出口速度，g为重力加速度值，K_d为排水管阻力损失补偿系数。

K_d根据实际造浪装置测定，比如设计水流出口速度为11m/s，由于管路水阻及粘滞力等因素，实际出口速度检测为10m/s，那么K_d为1.21，即11m/s除10m/s的平方，注意公式中速度是平方关系。

所述储水舱的容量V根据公式(5)确定，