[发明专利]一种研究内孤立波对小直径直立桩柱影响的实验装置

摘要

本发明公开了一种研究内孤立波对小直径直立桩柱影响的实验装置，包括水槽和工作台；所述水槽底部中心竖直安装有下导流柱，工作台下侧中心竖直安装有上导流柱；所述工作台上安装有支撑座，支撑座上端开设有半球形凹槽，螺杆下端设置有楔形刀口，且楔形刀口放置在半球形凹槽内，楔形刀口下端安装有连接杆，连接杆穿过半球形凹槽底部的通孔连接有支撑杆，支撑杆位于上导流柱内，支撑杆的下端穿过上导流柱并安装有待测圆柱块；所述螺杆下部水平安装有横杆，横杆的两端对称安装有托盘；所述水槽左端还插设有塌陷造波板；还包括激光器和CCD设备。该装置有利于促进内孤立波对小直径直立桩柱影响的研究，具有重要的社会意义和经济价值。

主权项

1.一种研究内孤立波对小直径直立桩柱影响的实验装置，其特征在于，包括水槽（1）和工作台（9），工作台（9）位于水槽（1）上方；所述水槽（1）底部中心竖直安装有下导流柱（5），工作台（9）下侧中心竖直安装有上导流柱（4），上导流柱（4）与下导流柱（5）在竖直方向上位置相对应，且上导流柱（4）与下导流柱（5）之间留有空隙；所述工作台（9）上安装有支撑座（13），支撑座（13）上端开设有半球形凹槽（14），螺杆（16）下端设置有楔形刀口（17），且楔形刀口（17）放置在半球形凹槽（14）内，楔形刀口（17）下端安装有连接杆，半球形凹槽（14）底部开设有供连接杆穿过的通孔，连接杆穿过通孔连接有支撑杆（7），支撑杆（7）位于上导流柱（4）内，支撑杆（7）的下端穿过上导流柱（4）并安装有待测圆柱块（6），待测圆柱块（6）位于上导流柱（4）与下导流柱（5）之间的空隙内；所述螺杆（16）下部水平安装有横杆（12），横杆（12）的两端对称安装有托盘（10）；所述工作台（9）上还安装有电导率传感器（3），且电导率传感器（3）位于水槽（1）内；所述水槽（1）左端还插设有塌陷造波板（2）；所述研究内孤立波对小直径直立桩柱影响的实验装置，还包括激光器（18）和CCD设备（19），激光器（18）位于水槽（1）的左侧或右侧，CCD设备（19）位于水槽（1）的前侧或后侧。

2.根据权利要求1所述的研究内孤立波对小直径直立桩柱影响的实验装置，其特征在于，所述横杆（12）一端还安装有平衡调节螺母（11）。

3.根据权利要求2所述的研究内孤立波对小直径直立桩柱影响的实验装置，其特征在于，所述螺杆（16）上部还安装有力矩调节螺母（15）。

4.根据权利要求3所述的研究内孤立波对小直径直立桩柱影响的实验装置，其特征在于，所述水槽（1）右端安装有消波板（8）。

5.根据权利要求4所述的研究内孤立波对小直径直立桩柱影响的实验装置，其特征在于，所述水槽（1）的长度为1m，宽度为0.1m，高度为0.2m。

6.根据权利要求5所述的研究内孤立波对小直径直立桩柱影响的实验装置，其特征在于，所述水槽（1）由金属框以及镶嵌在金属框内的玻璃板组装而成，金属框由金属支架组成。

7.一种基于如权利要求1‑6任一所述的研究内孤立波对小直径直立桩柱影响的实验装置的实验方法，其特征在于，步骤如下：

1）调节平衡调节螺母（11），使横杆（12）平衡；

2）向水槽（1）内放置第一浓盐水，形成第一浓盐水液面（200），第一浓盐水液面（200）所在水平面与消波板（8）中部所在水平面齐平；

3）将塌陷造波板（2）插入至水槽（1）内，并与水槽（1）底部留有缝隙，将水槽（1）分隔为左腔室和右腔室；

4）在左腔室的第一浓盐水液面（200）上铺设漂浮的海绵，从左腔室的第一浓盐水液面（200）上方，向左腔室内缓缓的加入第二浓盐水，形成第二浓盐水液面（300），使得左腔室的第二浓盐水液面（300）的高度低于右腔室的第一浓盐水液面（200）的高度；

5）在第一浓盐水液面（200）和第二浓盐水液面（300）上铺设漂浮的海绵，从左腔室的第二浓盐水液面（300）上方，向左腔室内加入淡盐水，从右腔室的第一浓盐水液面（200）上方，向右腔室内加入淡盐水，且左腔室和右腔室内淡盐水的液位高度相同，形成淡盐水液面（100）；

6）快速而稳定地抽掉塌陷造波板（2），通过塌陷造波板（2）两侧的水体位势差形成第一模态的内孤立波；

7）第一模态的内孤立波对待测圆柱块（6）产生作用力，通过托盘（10）内的砝码标定待测圆柱块（6）的受力大小；

8）激光器（18）对第一浓盐水液面（200）所在平面进行照射，形成光照平面，通过CCD设备（19）获得示踪粒子的图像，以进行后续的实验分析。

8.根据权利要求7所述的研究内孤立波对小直径直立桩柱影响的实验装置的实验方法，其特征在于，所述浓盐水的密度为1.081g/cm³。

9.根据权利要求7所述的研究内孤立波对小直径直立桩柱影响的实验装置的实验方法，其特征在于，所述淡盐水的密度为1.002g/cm³。