[发明专利]一种可连续进行内孤立波实验的装置及方法

权利要求书

1.一种可连续进行内孤立波实验的装置，包括实验水槽（1）、储水箱（2）、位于实验水槽（1）和储水箱（2）之间的导轨（3）、在导轨（3）上可移动的尾门板（4）以及与尾门板（4）铰接的多孔消波板（5），其中实验水槽（1）和储水箱（2）紧邻设置，尾门板（4）设置在实验水槽（1）和储水箱（2）相邻面上，其特征在于：

所述尾门板（4）中心镂空，内置滑轨；所述滑轨上装有滑块（6），滑块（6）上装有一列CT探头（7），用于探测密度剖面，确定混合层厚度；半潜体（8）与所述滑块（6）铰接，使得滑块（6）可随着半潜体（8）自由地上下滑动；

所述半潜体（8）内通有一根细管，与实验水槽（1）外的小流量蠕动泵相连，所述蠕动泵、CT探头均与微电脑相连；

所述实验水槽（1）底部还装有平板型进水口（9），与下层流体水箱相连通；实验水槽（1）上部有一浮块（10），与上层流体水箱相连通。

2.根据权利要求1所述的一种可连续进行内孤立波实验的装置，其特征在于：所述储水箱（2），实验水槽（1）的三个壁面设置为钢化玻璃板，尾门板（4）为亚克力板所制，滑块（6）与半潜体（8）为塑料所制。

3.根据权利要求1所述的一种可连续进行内孤立波实验的装置，其特征在于：所述尾门板（4）通过伺服电机在导轨（3）上上下移动，尾门板（4）上端与多孔消波板（5）铰接，在移动尾门板（4）时，多孔消波板（5）随之同步移动。

4.根据权利要求1所述的一种可连续进行内孤立波实验的装置，其特征在于：所述尾门板（4）侧边涂抹凡士林以防止发生漏水。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种可连续进行内孤立波实验的装置，其特征在于：所述半潜体（8）和滑块（6）总体排水量不变，通过增减半潜体（8）内部液体的体积使其匹配不同的密度，保持其位置与混合层位置水平。

6.一种可连续进行内孤立波实验的方法，使用权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于：

a. 实验前设置尾门高度

实验前根据实验参数，使用伺服电机调节尾门板（4）的高度至分层流体总高度；调节半潜体（8）内的液体量，将其平均密度设置为混合层平均密度；

通过平板型进水口（9）向实验水槽（1）内加入下层流体，而后使用蠕动泵通过浮块（10）向实验水槽（1）中缓速注入上层流体，直到液面到达尾门高度并溢出后停止注水；

此时由于重力与浮力的作用，半潜体（8）和滑块（6）停留在混合层位置，且由于受到多孔消波板（5）的遮蔽作用，滑块（6）在实验过程中几乎不发生位移；CT探头（7）记录此时混合层附近的密度剖面形态；

b.实验中保持液面恒定

内孤立波实验中使用“塌陷法”造波，在实验水槽（1）左侧使用闸门阻隔后，通过浮块（10）向闸门内注入上层流体，使得闸门内外产生高度差；在移除闸门后即产生“塌陷”从而生成内孤立波；

内孤立波经过试验区域后到达尾门板（4），在多孔消波板（5）处破碎并耗散；

c.实验后抽取混合层流体并重复实验

内孤立波实验使得分层水体发生混合，使得混合层变厚；CT探头（7）测得密度剖面，确定混合层厚度，微电脑控制小流量蠕动泵将其中液体吸出；通过负反馈控制小流量蠕动泵流量，降低混合层厚度，逐渐逼近初始混合层剖面厚度，最后达到与实验前混合层厚度相同的目的；

微电脑根据吸取的流量和时间计算出吸取的液体体积，由于双层流体环境多为向下混合，因此通过底部的平板型进水口（9）加入相同体积的下层流体后，实验水槽（1）内的流体就重新回到了实验前的状态，可重复进行实验。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：

在实验中注入上层流体后尾门板（4）处将发生溢流，保持液面高度稳定，溢流的流体落入储水箱（2）中，可在实验后重复利用。