[发明专利]一种模拟海洋内孤立波的实验方法

说明书

本发明公开了一种模拟海洋内孤立波的实验方法，装置包括透明水槽，水槽两侧槽壁的上端沿透明水槽长度方向分别设有第一直线滑轨；移动小车，横跨在所述第一直线滑轨上，与所述第一直线滑轨滑动连接，所述移动小车上通过转动支架安装有尾门提升机构，所述尾门提升机构上连接有尾门，倾斜挡板，设置在所述透明水槽内位于所述透明水槽造波机所在端；通过控制所述移动小车沿透明水槽纵向的移动、控制尾门提升机构快速将尾门提拉出水面以及通过转动支架转动整个尾门提升机构角度，来构建一阶及二阶模态内孤立波所需的梯形势阱结构。本发明可构建一阶和二阶模态内孤立波所需的梯形势阱，降低梯形势阱在重力塌陷过程中的能量损耗。

技术领域

本发明公开了一种模拟海洋内孤立波的实验方法。

背景技术

海洋中由于水温和盐度的差异，使得海水密度在各深度层的分布不同，在淡水与盐水之间的界面易被扰动而产生内波。内波的恢复力极其微弱，约为表面波的0.1％，目前观测到的内波波幅达百多米量级，尤其是内波中的内孤立波，不仅对海洋生态调节起到了重要作用，而且对海洋工程结构物以及水下航行器安全产生不可忽视的影响，近年来，观测到越来越多的二阶模态内孤立波，因此通过实验室模拟二阶内孤立波的生成演化及其与结构物作用，具有重要意义。

目前可产生二阶模态内孤立波的实验装置为百叶栅式造波装置，利用百叶栅的上下移动、水平移动及开闭等方式构建势阱，通过快速打开百叶栅，在重力作用下塌陷形成二阶模态内孤立波。但此方法适用于大型分层流水槽，在小型水槽中难以安装，同时百叶栅式造波装置构建的矩形势阱在重力塌陷形成内孤立波过程中能量损耗较大。

发明内容

本发明目的是：为克服在小型分层流试验透明水槽中制造二阶模态内孤立波装置复杂度高，产生内孤立波过程中能量损耗大等不足，同时遵循结构简洁、操作安全便利的原则，本发明提出一种模拟海洋内孤立波的实验方法。这种模拟海洋内孤立波的实验方法在重力塌陷造波原理的基础上，可构建一阶和二阶模态内孤立波所需的梯形势阱，梯形势阱在重力作用下塌陷成内孤立波时损耗降低，梯形势阱与内孤立波结构相似程度比矩形势阱更高，在重力作用下塌陷形成内孤立波时发生的改变较小，相对能量耗散更低。

为了实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案是：

一种模拟海洋内孤立波的方法，基于一套模拟海洋内孤立波的实验装置，装置包括：

透明水槽，透明水槽两侧槽壁的上端沿透明水槽长度方向分别设有第一直线滑轨；

移动小车，横跨在所述第一直线滑轨上，与所述第一直线滑轨滑动连接，其特征在于，所述移动小车上通过转动支架安装有尾门提升机构，所述尾门提升机构上连接有尾门，所述转动支架包括：

转架本体，与所述移动小车固定连接；

转轴，设置在所述转架本体上，且与所述转架本体之间可转动连接，转轴的两端设有将所述转轴与所述转架本体之间相对固定的拧紧螺母；

倾斜挡板，设置在所述透明水槽内位于所述透明水槽造波机所在端；

通过控制所述移动小车沿透明水槽纵向的移动、控制尾门提升机构快速将尾门提拉出水面以及通过转动支架转动整个尾门提升机构角度，来构建一阶模态内孤立波及二阶模态内孤立波所需的梯形势阱结构，具体包括以下步骤：

首先确定水槽中液体分层状态，所述分层状态包括：密度分层水体中上层厚度、密度分层水体中下层厚度、透明水槽总深度、透明水槽总长度、上层水体密度、下层水体密度、造波机初始位置以及造波机移动后位置；

然后确定需要构建的梯形势阱的尺寸及位置，

通过计算得出造波机移动步骤，包括移动小车左、右移动的距离、尾门上、下移动的位置，最后移动造波机构建出所需的梯形势阱，梯形势阱可在重力作用下塌陷形成内孤立波。

所述构建一阶模态内孤立波具体包括以下步骤：