專利名稱：用于水力學(xué)和泥沙動(dòng)力學(xué)的無尾門試驗(yàn)水槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于水力學(xué)和泥沙動(dòng)力學(xué)的無尾門試驗(yàn)水槽。
背景技術(shù)：
試驗(yàn)水槽是水力學(xué)及河流動(dòng)力學(xué)開展研究的重要試驗(yàn)方法設(shè)施 之一，試驗(yàn)水槽已有近百年的歷史。水槽試驗(yàn)研究的成果質(zhì)量與試驗(yàn) 水槽的控制精度和測(cè)量精度密切相關(guān)，因此試驗(yàn)水槽的控制方式和控 制精度以及測(cè)量的儀器設(shè)備也都在不斷的改進(jìn)和提高中。目前試驗(yàn)水 槽控制方面所涉及的儀器設(shè)備有離心水泵、電磁流量計(jì)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、 自動(dòng)水位計(jì)及含沙量測(cè)量與控制設(shè)備等。測(cè)量方面所涉及的儀器設(shè)備 與研究內(nèi)容相關(guān)，但主要的有流速測(cè)量、水位測(cè)量、含沙量測(cè)量，地 形測(cè)量等等。要提高水槽試驗(yàn)的試驗(yàn)質(zhì)量，提高試驗(yàn)水槽的控制精度 十分重要。
目前的水槽試驗(yàn)只能開展單一功能的試驗(yàn)，水槽控制既麻煩，控 制精度也不高?，F(xiàn)有的不含供沙系統(tǒng)的試驗(yàn)水槽主要由供水部分和流 量控制部分及水位控制部分組成。供水部分包括供水水泵、工作水池、 回水渠等。流量控制部分包括電磁流量計(jì)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、配套的控制 和顯示儀表及相應(yīng)的流量控制軟件。水位控制部分包括水位測(cè)針、自 動(dòng)水位計(jì)、電動(dòng)尾門和相應(yīng)的水位控制軟件?？刂拼涡蛲ǔＪ窍葐?dòng) 水泵，然后調(diào)節(jié)流量，流量調(diào)整穩(wěn)定后通過調(diào)節(jié)尾門控制試驗(yàn)水位。
控制工藝流程是(真空泵—)離心水泵一 (供水)—電磁流量計(jì)— 電動(dòng)闊門—(控制水槽流量)—尾門水位計(jì)-尾門-(控制水槽水位)
3—回水渠—工作水池，研究泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)再增加相應(yīng)的供沙系統(tǒng)。 由上可見各個(gè)組成部分相互獨(dú)立，互不相干。進(jìn)行水槽試驗(yàn)時(shí)，使用 人員常感到控制不便，水槽試驗(yàn)的精度也難以進(jìn)一步提高(如圖3、 圖4所示)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有背景技術(shù)的不足之處，而提供一 種水力學(xué)和河流動(dòng)力學(xué)的無尾門試驗(yàn)水槽。它采用新的控制流程取代
目前現(xiàn)有的控制工藝流程，用整體控制的方法實(shí)現(xiàn)功能完善、操作方 便、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的多功能試驗(yàn)水槽。
本發(fā)明的目的是通過如下措施來達(dá)到的用于水力學(xué)和泥沙動(dòng)力 學(xué)的無尾門試驗(yàn)水槽，其特征在于它是一個(gè)封閉連續(xù)的最小循環(huán)供水 系統(tǒng)，水槽試驗(yàn)段尾部沒有安裝有調(diào)節(jié)水位作用的尾門等機(jī)構(gòu)，封閉 連續(xù)最小循環(huán)系統(tǒng)是指當(dāng)水泵、閥門等可調(diào)設(shè)備狀態(tài)不變時(shí)，系統(tǒng)總 水量的變化將直接影響水槽試驗(yàn)段水位和流速。
用于水力學(xué)和泥沙動(dòng)力學(xué)的無尾門試驗(yàn)水槽，其特征在于它包括
水槽，在水槽的兩端有進(jìn)出水口，有過渡^:與進(jìn)出水口相通，在過渡 段之間有主管道，所述的主管道上間隔安裝有雙向軸流泵(水泵的一 種)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電磁流量計(jì)，驅(qū)動(dòng)水泵的電動(dòng)機(jī)由變頻調(diào)速器控 制，所述的主管道的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電磁流量計(jì)段旁安裝有小口徑旁路 通道，所述的小口徑旁路通道上安裝有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電磁流量計(jì)。水 泵可以是單向水泵，也可以是雙向水泵，可以是軸流泵，也可以是管 道泵等。
在上述技術(shù)方案中，在所述進(jìn)出水口上安裝有排空閥門。 在上述技術(shù)方案中，在所述水泵的輸入口和輸出口兩端并聯(lián)設(shè)置有循環(huán)管道，在循環(huán)管道上安裝有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
本發(fā)明用于水力學(xué)和河流動(dòng)力學(xué)的無尾門試-險(xiǎn)水槽具有如下優(yōu)
點(diǎn)①、本發(fā)明采用最小循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想，能夠啦文到環(huán)保。因?yàn)檫M(jìn)
行河流動(dòng)力學(xué)方面的研究時(shí)，經(jīng)常開展各種模型沙的試驗(yàn)，不同材質(zhì) 的模型沙可能會(huì)互相影響，往往做完一種材質(zhì)的模型沙，就需要對(duì)系 統(tǒng)的全部水體進(jìn)行更換，因此系統(tǒng)的總體水量小，就可以減小排放， 減小浪費(fèi)。②、本發(fā)明采用最小循環(huán)系統(tǒng)，能夠做到節(jié)能。能將水體 所需的提升高度減到最小，水泵驅(qū)動(dòng)水體運(yùn)動(dòng)除了輸水通道的阻力損 耗沒有額外的能量消耗。因此本發(fā)明的水槽比現(xiàn)有的同規(guī)格的試驗(yàn)水 槽節(jié)能數(shù)倍以上。這體現(xiàn)在兩個(gè)方面， 一個(gè)是總功率方面，比如，最
大流量為2400m7h時(shí)，常^L設(shè)計(jì)要用3臺(tái)流量為800m7h，揚(yáng)程為12 米一15米，功率為45kw—55kw的離心泵，建一個(gè)泵房和工作水池， 本發(fā)明所建水槽僅用1臺(tái)流量為2400m7h，揚(yáng)程為2. 8米一3. 3米， 功率為37-45kw的軸流泵。另一個(gè)是控制方法方面，目前的常規(guī)二沒計(jì) 是按前面所述的供水部分和流量控制部分各自獨(dú)立考慮，流量控制部 分沒有考慮減小水泵水頭損失的措施。使得水泵所需揚(yáng)程加大，造成 額外能量損耗。③、本發(fā)明的試驗(yàn)水槽可不單獨(dú)修建供水泵房，取消 工作水池和回水渠，可以減少試驗(yàn)水槽的建設(shè)工程費(fèi)用。


圖1為本發(fā)明試驗(yàn)水槽的側(cè)面結(jié)構(gòu)剖視圖。 圖2為本發(fā)明試-瞼水槽的結(jié)構(gòu)俯視圖。 圖3為現(xiàn)有試一瞼水槽的側(cè)面結(jié)構(gòu)剖視圖。 圖4為現(xiàn)有試驗(yàn)水槽的結(jié)構(gòu)俯視圖。
圖中1.雙向軸流泵，2.電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，3.電》茲流量計(jì)，4.小口徑旁路通道，5.循環(huán)管道，6.主管道，7.排空岡門(或稱排空閥)，8.水槽，9. 進(jìn)出水口， 10.過渡H 11.電動(dòng)機(jī)，12.水泵，13.工作水池，14.回水水 渠15.尾門。圖中箭頭方法表示水流方向。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施情況，但它們并不構(gòu)成對(duì)本 發(fā)明的限定，僅作舉例而已。同時(shí)通過說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將變得更加 清楚和容易理解。
參閱圖l、圖2可知本發(fā)明用于水力學(xué)和泥沙動(dòng)力學(xué)的無尾門 試驗(yàn)水槽，它包括水槽8，在水槽8的兩端有進(jìn)出水口 9，有過渡段 IO與進(jìn)出水口 9相通(進(jìn)出水口 9的形狀不限于本附圖中的圓形， 也應(yīng)包括矩形等)，在過渡段10之間有主管道6，所述的主管道6上 間隔安裝有雙向軸流泵1、電動(dòng)調(diào)節(jié)泵2和電》茲流量計(jì)3。在主管道 6上安裝有小口徑旁路通道4，小口徑旁路通道4上安裝有電動(dòng)調(diào)節(jié) 閥2和電》茲流量計(jì)3 (可調(diào)節(jié)主管道的水量和流速)。在進(jìn)出水口 9 上安裝有排空闊門7 (主要用于排空水槽里的水)。水泵的輸入口和 輸出口兩端并聯(lián)設(shè)置有循環(huán)管道5,在循環(huán)管道5上安裝有電動(dòng)調(diào)節(jié) 閥2 (有調(diào)節(jié)水流有作用)。
本發(fā)明用于水力學(xué)和泥沙動(dòng)力學(xué)的無尾門試驗(yàn)水槽具有如下特 點(diǎn)1.采用封閉連續(xù)最小循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；2.雙向?qū)ΨQ；3.在雙向軸流 泵進(jìn)出口之間設(shè)置一條循環(huán)通道；4.在主要流量計(jì)和閥門通道的旁 邊，設(shè)置一條有小口徑流量計(jì)和閥門的小口徑旁路通道(如圖1、圖 2所示)。
封閉連續(xù)最小循環(huán)系統(tǒng)是指當(dāng)水泵、閥門等可調(diào)設(shè)備狀態(tài)不變 時(shí)，系統(tǒng)總水量的變化將直接影響水槽試驗(yàn)段水位和流速。水泵進(jìn)出口兩端并聯(lián)設(shè)置的循環(huán)通道是指在控制流量時(shí)，可以通過變頻器調(diào)節(jié) 水泵出力及調(diào)節(jié)循環(huán)通道閥門的開度大小達(dá)到控制流量的目的。
本發(fā)明是一個(gè)封閉連續(xù)循環(huán)系統(tǒng)，將原有的控制工藝流程做了改 變，簡單說就是先向封閉的水槽注水，達(dá)到試驗(yàn)的水位后，停止注水， 這時(shí)封閉系統(tǒng)內(nèi)的水量是恒定不變的，水槽兩端的聯(lián)通管道之間設(shè)有 一臺(tái)雙向軸流泵，當(dāng)軸流泵驅(qū)動(dòng)水體朝一個(gè)方向流動(dòng)時(shí)，水槽中的水 體也開始朝一個(gè)方向流動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)的水體參與循環(huán)流動(dòng)。由于釆用 了雙向軸流泵，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了對(duì)稱性，使得該試驗(yàn)水槽具有可以開 展恒定流、非恒定流、單向流、雙向流、清水和渾水試驗(yàn)的多種功能。
權(quán)利要求
1、用于水力學(xué)和泥沙動(dòng)力學(xué)的無尾門試驗(yàn)水槽，其特征在于它是一個(gè)封閉連續(xù)的最小循環(huán)供水系統(tǒng)，水槽試驗(yàn)段尾部沒有安裝有調(diào)節(jié)水位作用的尾門等機(jī)構(gòu)，封閉連續(xù)最小循環(huán)系統(tǒng)是指當(dāng)水泵、閥門等可調(diào)設(shè)備狀態(tài)不變時(shí)，系統(tǒng)總水量的變化將直接影響水槽試驗(yàn)段水位和流速。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水力學(xué)和泥沙動(dòng)力學(xué)的無尾門試 驗(yàn)水槽，其特征在于它包括水槽(8)，在水槽(8)的兩端有進(jìn)出水口 (9)，有過渡段(10)與進(jìn)出水口 (9)相通，在過渡段(10)之間有主管道 (6)，所述的主管道(6)上間隔安裝有雙向軸流泵(1)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(2) 和電磁流量計(jì)(3),驅(qū)動(dòng)水泵的電動(dòng)機(jī)(11 )由變頻調(diào)速器控制，所述 的主管道(6)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電磁流量計(jì)段旁安裝有小口徑旁路通道 (4),所述的小口徑旁路通道(4)上安裝有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(2)和電磁流量 計(jì)(3)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于水力學(xué)和泥沙動(dòng)力學(xué)的無尾門試 驗(yàn)水槽，其特征在于在所述進(jìn)出水口 (9)上安裝有排空閥門(7)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于水力學(xué)和泥沙動(dòng)力學(xué)的無尾門試 驗(yàn)水槽，其特征在于在所述水泵的輸入口和輸出口兩端并聯(lián)設(shè)置有循 環(huán)管道(5),在循環(huán)管道(5)上安裝有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(2)。
全文摘要
用于水力學(xué)和泥沙動(dòng)力學(xué)的無尾門試驗(yàn)水槽，它是一個(gè)封閉連續(xù)的最小循環(huán)供水系統(tǒng)，水槽試驗(yàn)段尾部沒有安裝有調(diào)節(jié)水位作用的尾門等機(jī)構(gòu)，封閉連續(xù)最小循環(huán)系統(tǒng)是指當(dāng)水泵、閥門等可調(diào)設(shè)備狀態(tài)不變時(shí)，系統(tǒng)總水量的變化將直接影響水槽試驗(yàn)段水位和流速。它克服了現(xiàn)有的試驗(yàn)水槽各個(gè)組成部分相互獨(dú)立，互不相干。進(jìn)行水槽試驗(yàn)時(shí)，使用人員常感到控制不便，水槽試驗(yàn)的精度也難以進(jìn)一步提高的缺點(diǎn)。本發(fā)明采用最小循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想，系統(tǒng)的總體水量小，就可以減小排放，減小浪費(fèi)。
文檔編號(hào)G01M10/00GK101561344SQ20091006223
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者胡向陽, 明 許, 馬志敏, 魏國遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:長江水利委員會(huì)長江科學(xué)院