一种波浪水池实验用的高精度造波装置

本发明涉及实验室对波浪环境的模拟领域，尤其涉及一种波浪水池实验用的高精度造波装置。

背景技术：

1、波浪试验水池是海洋工程领域的重要研究装备，然而现有的技术主要采用推波板进行造波，功耗大，精度低，末端需要消波装置，而且往往因为消波不彻底而造成反射波，干扰试验区域的试验数据。

2、现有的实验室水槽造波装置，如景强等在中国发明公开专利cn115898967a公开的“造波机”包括槽体、动力机构、缓冲机构及推波板，所述槽体上设有容腔，所述动力机构包括动力源以及传动组件，所述缓冲机构包括安装板及弹性组件，所述弹性组件包括至少两个弹簧，所有所述弹簧均匀分布在所述安装板上，所述安装板与所述动力机构连接；所述推波板与所述弹性组件连接，所述推波板设于所述容腔中并且能在所述动力机构的驱动下做往复运动；所述分隔板设于所述容腔中并将所述容腔分隔形成安装槽以及水槽，所述动力机构包括动力源以及传动组件，所述动力源设置于所述安装槽中，所述推波板以及所述缓冲机构设置于所述水槽中，所述分隔板上设有连通所述安装槽与所述水槽的避让孔，所述传动组件的一端与所述动力源连接，所述传动组件的另一端穿过所述避让孔并与所述缓冲机构连接；所述密封件与所述分隔板连接并用于封堵所述避让孔，且所述密封件包括与所述分隔板接触的第一接触面以及与所述第一接触面相对设置的第二接触面，所述第一接触面设有疏油层，所述第二接触面设有疏水层。该装置通过推波板推动水体从而形成波浪，由于所推水体体积取决于推波板推水面积与冲程，若要形成较大播波浪对推波机械结构负担较大，产生波浪的强度受限较大；该装置由于推波板占据位置，会对进行造流试验产生影响；该装置的波浪行进到推波机对侧水槽壁发生碰撞时会形成反射波浪，反射波浪后续会形成多次反射，会影响实验室对真实波浪环境的模拟，影响实验结果的准确性和可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于至少克服上述现有技术存在的缺点和不足之一，提供一种波浪水池实验用的高精度造波装置，用于实验室进行海工试验。传统实验室造波装置，如摇板式水槽造波装置、推板式水槽造波装置，存在一系列问题，包括推波高度不足、与造流装置相干扰、多次反射波浪影响。本发明的独特之处在于其并非用推板等进行水体的推动，而是通过在水槽两端注入或吸收设定体积的水，以产生符合波浪行进时的流体速度分布，从而在水槽中形成一段稳定的波浪。本发明装置的两端都可以控制水的流入和流出，控制水流的流量就可以实现波浪的精准控制，而且不会造成波浪的反射，能够保证实验装置可以长时间实验，有效解决长时间实验的反射波干扰问题。本发明波浪模拟装置显著提高了实验室造波装置的造波能力和精度，使其能够更有效地满足各种海工试验。

2、为了实现本发明目的，本发明提供的一种波浪水池实验用的高精度造波装置，包括水槽，水槽的两端均通过水管与蓄水池连接，两端的水管上均设置有调节阀和水泵，调节阀和水泵均与造波控制系统连接，通过调节阀和水泵来控制从蓄水池中抽水推进水槽内、从水槽中抽水排进蓄水池的过程，以控制水流情况，实现波浪模拟。

3、进一步地，所述水槽包括两个两端槽体和位于两个两端槽体之间的至少一个中间段槽体，通过中间段槽体的设置数量来调整所述水槽的长度。

4、所述水槽可通过增加中间段槽体数量增加水槽长度，槽体间由方形法兰连接；

5、进一步地，还包括传感器架设平台，所述传感器架设平台可移动地设置在所述水槽上。所述传感器架设平台上可架设试验所需传感器进行试验。

6、进一步地，所述造波控制系统包括控制系统板，所述控制系统板包括控制系统核心模块、电流电压检测模块、数据存储模块；

7、所述控制系统核心模块用于输出调节阀与水泵控制信号；

8、所述电流电压检测模块用于检测调节阀和水泵工作时的电流电压、工作功率；

9、所述数据存储模块使用存储芯片，用于存储装置运行过程中调节阀的水流、水泵的功率数据。

10、进一步地，所述控制系统板还包括电源接口、数据传输接口。

11、进一步地，所述控制系统核心模块可使用stc89c52芯片。

12、进一步地，所述造波控制系统还包括键盘、显示屏、电缆接口。

13、进一步地，所述调节阀通过电缆与造波控制系统相连。

14、进一步地，所述水泵通过电缆与造波控制系统相连。

15、进一步地，位于水槽同一侧的调节阀和水泵有多组，其中一组或一组以上的调节阀和水泵用于从蓄水池中抽水推进水槽内，其他组的调节阀和水泵用于从水槽中抽水排进蓄水池。

16、进一步地，用于从蓄水池中抽水推进水槽内的调节阀和水泵的设置组数与用于从水槽中抽水排进蓄水池的调节阀和水泵的设置组数相同。

17、进一步地，位于水槽同一侧的水管有多根，每根所述水管包括第一连接管段、三通管段和第二连接管段，第二连接管段包括两个进水口和两个出水口，第一连接管段一端与水槽的进出水口端连接，另一端与三通管段的其中一个管口连接，三通管段的另外两个管口分别连接第二连接管段的两个进水口，第二连接管段的两个出水口分别连接两组控制不同水流流向的调节阀和水泵。

18、进一步地，水槽的进出水口端呈方形，第一连接管段为方变圆喇叭管，方形一端与水槽的进出水口端连接，另一端与三通管段连接。

19、所述水槽由两端槽体通过方形法兰与方变圆喇叭管相连；

20、本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

21、(1)本发明提供的水槽造波装置，能够在实现更符合真实波浪环境的模拟，为各种海洋工程结构物和港口工程等研究提供重要支持。

22、(2)本装置不同于传统推波板推动水体造波的方式，其通过控制两端的水流进出情况进行造波，可有效降低多次反射波浪的影响。通过进出水流造波的波浪模拟装置，可以避免传统造波池中造波装置与造流装置之间的影响，提高了试验准确性和试验效率。与目前主流的实验室波浪模拟装置相比，本发明通过两端进出水的方式形成波浪，可有效降低波浪反射对试验的影响。

23、(3)本发明通过在水槽两端设置进出水装置，并可以按层分布，控制水流进出，产生波浪和水流，本发明在各种海洋工程结构物和港口工程等研究中起着重要作用，有着广泛的应用前景。

24、(4)本发明装置在水槽两端通过控制水泵和调节阀的运行，按设定流量注入或吸收水，以产生符合波浪行进时的流体速度分布，增加泵的功率和流量可增强造波能力，同时通过控制水泵的流量也可以达到造流的效果，无需额外安装造流装置，避免了额外的造流装置的接入对流场的干扰。

25、(5)本发明装置可以采用组装式水槽，可根据具体需求对水槽进行长度调整，使之更加满足试验要求。

技术特征：

1.一种波浪水池实验用的高精度造波装置，其特征在于，包括水槽(1)，水槽(1)的两端均通过水管(2)与蓄水池(5)连接，两端的水管(2)上均设置有调节阀(3)和水泵(4)，调节阀(3)和水泵(4)均与造波控制系统(7)连接，通过调节阀(3)和水泵(4)来控制从蓄水池(5)中抽水推进水槽(1)内、从水槽(1)中抽水排进蓄水池(5)的过程，以控制水流情况，进行波浪模拟。

2.根据权利要求1所述的一种波浪水池实验用的高精度造波装置，其特征在于，所述水槽(1)包括两个两端槽体(9)和位于两个两端槽体(9)之间的至少一个中间段槽体(10)，通过中间段槽体(10)的设置数量来调整所述水槽(1)的长度。

3.根据权利要求1所述的一种波浪水池实验用的高精度造波装置，其特征在于，还包括传感器架设平台(11)，所述传感器架设平台(11)可移动地设置在所述水槽(1)上。

4.根据权利要求1所述的一种波浪水池实验用的高精度造波装置，其特征在于，所述造波控制系统(7)包括控制系统板(18)，调节阀(3)和水泵(4)均与控制系统板(18)连接，造波控制系统(7)上输入各调节阀(3)流量大小与水泵(4)开启、关闭时间，以控制水流情况，实现波浪模拟；

5.根据权利要求1所述的一种波浪水池实验用的高精度造波装置，其特征在于，所述调节阀(3)通过电缆与造波控制系统(7)相连。

6.根据权利要求1所述的一种波浪水池实验用的高精度造波装置，其特征在于，所述水泵(4)通过电缆与造波控制系统(7)相连。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种波浪水池实验用的高精度造波装置，其特征在于，位于水槽(1)同一侧的调节阀(3)和水泵(4)有多组，其中一组或一组以上的调节阀(3)和水泵(4)用于从蓄水池(5)中抽水推进水槽(1)内，其他组的调节阀(3)和水泵(4)用于从水槽(1)中抽水排进蓄水池(5)。

8.根据权利要求7所述的一种波浪水池实验用的高精度造波装置，其特征在于，用于从蓄水池(5)中抽水推进水槽(1)内的调节阀(3)和水泵(4)的设置组数与用于从水槽(1)中抽水排进蓄水池(5)的调节阀(3)和水泵(4)的设置组数相同。

9.根据权利要求7所述的一种波浪水池实验用的高精度造波装置，其特征在于，位于水槽(1)同一侧的水管(2)有多根，每根所述水管(2)包括第一连接管段(14)、三通管段(13)和第二连接管段(16)，第二连接管段(16)包括两个进水口和两个出水口，第一连接管段(14)一端与水槽(1)的进出水口端连接，另一端与三通管段(13)的其中一个管口连接，三通管段(13)的另外两个管口分别连接第二连接管段(16)的两个进水口，第二连接管段(16)的两个出水口分别连接两组控制不同水流流向的调节阀(3)和水泵(4)。

10.根据权利要求9所述的一种波浪水池实验用的高精度造波装置，其特征在于，水槽(1)的进出水口端呈方形，第一连接管段(14)为方变圆喇叭管，方形一端与水槽(1)的进出水口端连接，另一端与三通管段(13)连接。

技术总结本发明公开一种波浪水池实验用的高精度造波装置，包括水槽，水槽的两端均通过水管与蓄水池连接，两端的水管上均设置有调节阀和水泵，调节阀和水泵均与造波控制系统连接，通过调节阀和水泵来控制从蓄水池中抽水推进水槽内、从水槽中抽水排进蓄水池的过程，以控制水流情况，实现波浪模拟。室内波浪水槽试验通过造波机在水槽中制造人工波浪，是研究波浪对结构物的影响的核心手段；本发明通过控制水槽两端管道连接水泵的输水排水制造所需波浪，在试验环境下实现真实波浪环境的模拟，通过对实验室造波水池的造波装置进行改进，增强造波能力，避免造波装置与造流装置的相影响，减少造波过程中的多次反射影响，为海工试验提供更符合真实波浪环境的模拟。技术研发人员：朱伟杰,黄志明受保护的技术使用者：华南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10