專(zhuān)利名稱(chēng)：用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置及模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及淺水湖泊和河流系統(tǒng)水體流動(dòng)形態(tài)的重構(gòu)，特別是在水槽中構(gòu)建具有復(fù)雜分層流動(dòng)水體水流形態(tài)的裝置及方法，屬于水利及水環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在自然的河流與湖泊中，水流通過(guò)對(duì)泥沙長(zhǎng)期地侵蝕、搬運(yùn)和堆積，創(chuàng)建了多樣性的河槽，諸如淺灘、深潭、交匯、收窄或變寬等多種形態(tài)，使得自然水體的流速和流態(tài)非常復(fù)雜。同時(shí)，人類(lèi)也在不斷的對(duì)河流湖泊進(jìn)行著改造，包括筑壩、筑堤、裁彎取直、人造護(hù)坡、人工植被等，這些改造也使得自然河流發(fā)生類(lèi)似形態(tài)直線化、河道橫斷面幾何規(guī)則化、河床和邊坡材料硬質(zhì)化等變化。多樣化的河槽形態(tài)特征使得水流在縱橫斷面及水深方向上的流速分布通常是不均勻，因此基于不同河槽特征的水體水流形態(tài)研究和模擬非常困難。其次，河床泥沙顆粒度、巖石形態(tài)、水生植物分布、水面風(fēng)速等對(duì)水體水流速度分布也有較大的影響，在相同的研究水域中，不同季節(jié)、不同氣候條件下水流形態(tài)也有較大的變化，更增加了相關(guān)研究的難度。此外，河流及湖泊沿岸的工業(yè)、農(nóng)業(yè)及城市生活污水排入水體造成不同密度的分層流，熱、核電廠廢熱排放產(chǎn)生的熱分層流等，均使得局部水域的水流形態(tài)更為復(fù)雜，對(duì)水流真實(shí)流態(tài)的模擬更為困難。然而，這些區(qū)域往往又是水利工程及水環(huán)境領(lǐng)域研究的重點(diǎn)區(qū)域。因此，研發(fā)適用于模擬天然水體復(fù)雜水流的方法具有重要的應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)前，試驗(yàn)水槽仍是水動(dòng)力、水環(huán)境及水利工程科學(xué)研究領(lǐng)域的重要工具。如何在試驗(yàn)水槽中構(gòu)建與目標(biāo)水體相似的水流環(huán)境是后續(xù)研究工作開(kāi)展的重要基礎(chǔ)。目前通常使用的動(dòng)水試驗(yàn)水槽主要有水流量控制型和外部擾動(dòng)型兩種，水流量控制型水槽主要通過(guò)調(diào)節(jié)水泵流率、尾門(mén)開(kāi)啟度等來(lái)控制水槽中水流速度，這種水槽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但對(duì)水流形態(tài)控制能力差，每個(gè)工況只能實(shí)現(xiàn)對(duì)一種流速的近似模擬，無(wú)法模擬具有復(fù)雜流動(dòng)特點(diǎn)的目標(biāo)水體。外部擾動(dòng)型水槽主要是通過(guò)在水槽水體邊界上施加人工擾動(dòng)，如采用旋漿式、活塞式、振蕩式、吹風(fēng)式外力激勵(lì)水槽內(nèi)水體的方法，這些方法所構(gòu)建的水流形態(tài)只模擬了自然水體水流形態(tài)的某一種特點(diǎn)，與真實(shí)的水體流態(tài)仍有較大的差別，這就在很大程度上影響了試驗(yàn)研究的準(zhǔn)確度和精度。自然界的水體水流形態(tài)是多變的，針對(duì)多種多樣的水體流速形態(tài)建立不同的水槽顯然是不合適的，甚至很難做到。因此在單一水槽中柔性的構(gòu)建各種自然水體中的水流形態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜水流的模擬，將對(duì)水利工程和水環(huán)境科學(xué)研究具有非常大的價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置，可以在單一水槽中柔性的構(gòu)建各種自然水體中的水流形態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜水流的模擬。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置，包括多路循環(huán)水槽和多路流率閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述多路循環(huán)水槽包括方形水槽，在方形水槽一內(nèi)側(cè)面設(shè)置有多個(gè)進(jìn)水模塊組，在方形水槽內(nèi)進(jìn)水模塊組相對(duì)一側(cè)面設(shè)置有多個(gè)出水模塊組；所述多路流率閉環(huán)控制系統(tǒng)包括用于控制進(jìn)水模塊組進(jìn)水的進(jìn)水模塊流率控制系統(tǒng)和用于控制出水模塊組出水的出水模塊流率控制系統(tǒng)，蓄水池內(nèi)的水依次通過(guò)進(jìn)水泵、進(jìn)水模塊流率控制系統(tǒng)打入進(jìn)水模塊組，出水模塊組的出水經(jīng)過(guò)出水模塊流率控制系統(tǒng)、真空抽水泵進(jìn)入蓄水池。
前述的用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置，其特征在于所述進(jìn)水模塊組或出水模塊組包括中空的基座，基座上設(shè)置有一個(gè)引出接口和多個(gè)水口。前述的用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置，其特征在于多個(gè)進(jìn)水模塊組或出水模塊組平行設(shè)置。前述的用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置，其特征在于所述進(jìn)水模塊流率控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)與伺服運(yùn)動(dòng)控制器相連，伺服運(yùn)動(dòng)控制器與多路伺服控制器相連，多路伺服控制器與多個(gè)進(jìn)水伺服電機(jī)相連，進(jìn)水伺服電機(jī)通過(guò)進(jìn)水流量控制閥接入進(jìn)水模塊組。前述的用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置，其特征在于所述出水模塊流率控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)與伺服運(yùn)動(dòng)控制器相連，伺服運(yùn)動(dòng)控制器與多路伺服控制器相連，多路伺服控制器與多個(gè)出水伺服電機(jī)相連，出水伺服電機(jī)通過(guò)出水流量控制閥接入出水模塊組。前述的用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置，其特征在于還包括超聲多普勒測(cè)速儀，超聲多普勒測(cè)速儀與計(jì)算機(jī)相連。前述的用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置，其特征在于還包括液位傳感器，計(jì)算機(jī)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器與液位傳感器相連。前述的用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置，其特征在于還包括溢流閥，溢流閥的進(jìn)口端連接進(jìn)水泵的出口，溢流閥的出口端連接至蓄水池。前述的用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置的模擬方法，其特征在于，包括以下步驟
1)伺服控制系統(tǒng)初始化，超聲多普勒測(cè)速儀及液位傳感器初始化，開(kāi)啟進(jìn)水泵及真空抽水泵，開(kāi)啟進(jìn)水流量控制閥，關(guān)閉出水流量控制閥，水位上升至高水位限定線與低水位限定線之間時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水流量控制閥；
2)根據(jù)實(shí)際水體的分層水流形態(tài)，預(yù)設(shè)幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)水流速度及各層進(jìn)水流量控制閥和出水流量控制閥的導(dǎo)通率，由計(jì)算機(jī)控制進(jìn)水伺服電機(jī)和出水伺服電機(jī)按預(yù)設(shè)值開(kāi)啟進(jìn)水流量閥和出水流量控制閥；
3)將超聲多普勒測(cè)速儀的測(cè)量頭移動(dòng)至關(guān)鍵點(diǎn)位置，水流速度信息自動(dòng)反饋到計(jì)算機(jī)，微機(jī)伺服系統(tǒng)調(diào)節(jié)相應(yīng)層進(jìn)出水口流率，使得實(shí)際速度之差在誤差范圍內(nèi)，并反復(fù)進(jìn)行所有關(guān)鍵點(diǎn)位置的標(biāo)定過(guò)程，直至所有關(guān)鍵點(diǎn)位置的流速差均在誤差范圍內(nèi)，此時(shí)水槽中的水流形態(tài)已構(gòu)建完成，可以開(kāi)展后續(xù)研究；
4)完成實(shí)驗(yàn)后，關(guān)閉進(jìn)水模塊及進(jìn)水泵，出水模塊全部開(kāi)啟，待排空水槽中的水后關(guān)閉出水模塊，關(guān)閉伺服控制系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備。本發(fā)明的工作原理為了克服目前在水利和水環(huán)境科學(xué)研究中，試驗(yàn)水槽水流形態(tài)與實(shí)際研究水域相差較大，尤其是無(wú)法根據(jù)研究區(qū)域、河槽形態(tài)、動(dòng)植物分布和風(fēng)速變化條件下隨時(shí)調(diào)整重構(gòu)水流形態(tài)的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種柔性構(gòu)建復(fù)雜分層水流形態(tài)的方法。其中柔性構(gòu)建的關(guān)鍵問(wèn)題是如何使得水槽的進(jìn)水側(cè)和出水側(cè)在深度方向上的水流速度分布可控。因此，本發(fā)明核心技術(shù)是采用多入口、多出口的水循環(huán)方式，進(jìn)水口和出水口按層狀陣列式相對(duì)排列，進(jìn)水口和出水口流率可以無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。通過(guò)水槽各層進(jìn)水口和出水口流率的組合，可以在一個(gè)水槽中模擬出多種復(fù)雜分層流動(dòng)水流形態(tài)，滿(mǎn)足后續(xù)研究需要。本發(fā)明中，單個(gè)進(jìn)出水模塊上水平開(kāi)設(shè)了多個(gè)管狀水口，每一個(gè)進(jìn)出水模塊均由流量控制閥控制其進(jìn)出水流率，且都受控于微機(jī)伺服系統(tǒng)，均為單獨(dú)的進(jìn)出水流率調(diào)節(jié)單元。水槽的進(jìn)水側(cè)和出水側(cè)均垂直安裝了多組這樣的流率控制單元，在微機(jī)控制下對(duì)水槽不同深度層進(jìn)行流速調(diào)節(jié)。同時(shí)在水槽中部安裝有超聲多普勒測(cè)速儀進(jìn)行實(shí)時(shí)流速采集，可實(shí)時(shí)的將不同深度水流速度信息反饋給微機(jī)，在微機(jī)控制下自動(dòng)調(diào)節(jié)各層進(jìn)出水模塊的進(jìn)出水流率，從而很好地構(gòu)建目標(biāo)水域的水流狀態(tài)。本發(fā)明所達(dá)到的有益效果
I)本發(fā)明的方法能夠在同一水槽中模擬出各種具有復(fù)雜分層流動(dòng)水流形態(tài)的水體。2)水槽流場(chǎng)采用多路閉環(huán)控制，重構(gòu)流場(chǎng)與實(shí)際流場(chǎng)近似度高。3)每次重構(gòu)的流場(chǎng)控制參數(shù)組合可保存在計(jì)算機(jī)中，調(diào)用同一組控制參數(shù)可方便的重現(xiàn)預(yù)定流場(chǎng)，重復(fù)精度高。4)基于不同的研究目的，水槽中可放置如底泥、水生植物、動(dòng)物、船只模型等研究對(duì)象，可廣泛適用于水利和水環(huán)境科學(xué)研究等相關(guān)領(lǐng)域。


附圖I是水槽外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意 附圖2是進(jìn)出水模塊立體示意 附圖3是水槽俯視 附圖4是水槽“A-A”截面視 附圖5是水槽“B-B”截面視 附圖6是水槽控制系統(tǒng)原理圖。附圖中各標(biāo)號(hào)的意義為
I.水槽；2.水位限定線；3.引出接口 ； 4.水口 ； 5.基座；6.多路伺服控制器；7.伺服運(yùn)動(dòng)控制器；8.計(jì)算機(jī)；9.超聲多普勒測(cè)速儀；10.模數(shù)轉(zhuǎn)換器；11.液位傳感器；12.出水伺服電機(jī)；13.出水流量控制閥；14.真空抽水泵；15.蓄水池；16.溢流閥；17.進(jìn)水泵；18.進(jìn)水流量控制閥；19.進(jìn)水伺服電機(jī)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)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，僅舉例而已。圖I為水槽的外形圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，水槽I為上部開(kāi)口長(zhǎng)方體容器，采用鋼化玻璃或有機(jī)玻璃制成，方便對(duì)內(nèi)部水流或研究目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)。為防止使用過(guò)程中因水面波動(dòng)而使水溢出，水槽水位限定線2低于水槽頂部l(Tl5Cm。圖2為進(jìn)出水模塊結(jié)構(gòu)圖，由引出接口 3、水口 4和基座5組成，采用銅合金或有機(jī)玻璃制成，基座5為空心長(zhǎng)方塊，分別與引出接頭3和水口 4連通。進(jìn)水側(cè)的引出接口 3與進(jìn)水流量控制閥18連接，可將水引入基座5、且通過(guò)水口 4噴出，出水側(cè)的引出接口 3與出水流量控制閥13連接，把由水口 4吸入基座5的水導(dǎo)出。基座5的長(zhǎng)度和水口的數(shù)量均由水槽的寬度決定，水口 4中心距不大于6cm。進(jìn)出水模塊分別安裝在水槽內(nèi)的進(jìn)水側(cè)和出水側(cè)(圖3)，平行于水槽底面安裝(圖4、圖5)，可采用螺釘或玻璃膠固定在水槽內(nèi)側(cè)壁上，安裝時(shí)水口中心垂直間距不大于8cm，且在水槽對(duì)應(yīng)位置開(kāi)孔，使得每個(gè)引出接口 3伸出水槽外，并用玻璃膠密封。進(jìn)出水模塊的垂直安裝數(shù)量由水槽高度決定，最上方進(jìn)出水模塊水口中心低于水面5 8cm，最下方進(jìn)出水模塊水口中心高于水槽底面5 8cm。
圖6為水槽控制系統(tǒng)原理圖，進(jìn)水泵17將蓄水池15中的水增壓后輸送到水槽進(jìn)水側(cè)，水泵出水口裝有溢流閥16，當(dāng)水泵17出水壓力高于設(shè)定壓力時(shí)，溢流閥16開(kāi)啟溢流泄壓，進(jìn)水經(jīng)過(guò)流量控制閥18調(diào)節(jié)流率和壓力后由進(jìn)水模塊的各個(gè)水口 4噴出。在出水側(cè)，真空抽水泵14在出水管路里產(chǎn)生負(fù)壓，水槽I里的水經(jīng)由出水模塊上的各個(gè)水口 4吸出，經(jīng)過(guò)流量控制閥13調(diào)節(jié)每層出水模塊的出水流率，吸出的水均匯聚到蓄水池15中，從而形成水循環(huán)系統(tǒng)。所有流量控制閥(13、18)均由伺服電機(jī)(12、19)控制其實(shí)時(shí)導(dǎo)通率。在水槽I中安裝有可移動(dòng)式超聲多普勒流速儀9，用于測(cè)定水槽中關(guān)鍵點(diǎn)的流速，并實(shí)時(shí)的將流速信息傳遞給計(jì)算機(jī)8，通過(guò)比較多個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的設(shè)定與實(shí)際流速差，計(jì)算機(jī)8控制伺服運(yùn)動(dòng)控制器7發(fā)出增大或減小各層進(jìn)出水口流率的指令，由多路伺服控制器6驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)層的伺服電機(jī)，調(diào)整對(duì)應(yīng)層流量控制閥的導(dǎo)通率，從而實(shí)現(xiàn)水槽流場(chǎng)自動(dòng)閉環(huán)控制。在流量控制中，每個(gè)進(jìn)水模塊和出水模塊流率必須成對(duì)調(diào)節(jié)，使得水槽的進(jìn)出水流量保持平衡。同時(shí)，在水槽中設(shè)置液位傳感器11，用于探測(cè)水槽運(yùn)行過(guò)程中水位是否到達(dá)最高限位或最低限位2，并通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器10將水位信號(hào)傳遞給計(jì)算機(jī)8，及時(shí)調(diào)節(jié)進(jìn)出水側(cè)的水流率，從而維持水槽水位保持穩(wěn)定。本發(fā)明用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置的模擬方法，包括以下步驟
I)伺服控制系統(tǒng)初始化，超聲多普勒測(cè)速儀9及液位傳感器11初始化，開(kāi)啟水泵17及真空抽水泵14，開(kāi)啟進(jìn)水模塊，關(guān)閉出水模塊，水位上升至高低水位限定線2之間時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水模塊。2)根據(jù)實(shí)際水體的分層水流形態(tài)，預(yù)設(shè)幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)水流速度及各層進(jìn)出水流量控制閥(18、13)的導(dǎo)通率，由計(jì)算機(jī)8控制伺服電機(jī)(19、12)按預(yù)設(shè)值開(kāi)啟進(jìn)出水流量閥(18、13)。3)將超聲多普勒測(cè)速儀9的測(cè)量頭移動(dòng)至關(guān)鍵點(diǎn)位置，水流速度信息自動(dòng)反饋到計(jì)算機(jī)8，微機(jī)伺服系統(tǒng)調(diào)節(jié)相應(yīng)層進(jìn)出水口流率，使得實(shí)際速度之差在誤差范圍內(nèi)，并反復(fù)進(jìn)行所有關(guān)鍵點(diǎn)位置的標(biāo)定過(guò)程，直至所有關(guān)鍵點(diǎn)位置的流速差均在誤差范圍內(nèi)，此時(shí)水槽中的水流形態(tài)已構(gòu)建完成，可以開(kāi)展后續(xù)研究。4)完成實(shí)驗(yàn)后，關(guān)閉進(jìn)水模塊及進(jìn)水泵，出水模塊全部開(kāi)啟，待排空水槽中的水后關(guān)閉出水模塊，關(guān)閉伺服控制系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備。以上已以較佳實(shí)施例公開(kāi)了本發(fā)明，然其并非用以限制本發(fā)明，凡采用等同替換或者等效變換方式所獲得的技術(shù)方案，均落在發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置，包括多路循環(huán)水槽和多路流率閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述多路循環(huán)水槽包括方形水槽(I)，在方形水槽一內(nèi)側(cè)面設(shè)置有多個(gè)進(jìn)水模塊組，在方形水槽內(nèi)進(jìn)水模塊組相對(duì)一側(cè)面設(shè)置有多個(gè)出水模塊組；所述多路流率閉環(huán)控制系統(tǒng)包括用于控制進(jìn)水模塊組進(jìn)水的進(jìn)水模塊流率控制系統(tǒng)和用于控制出水模塊組出水的出水模塊流率控制系統(tǒng)，蓄水池內(nèi)的水依次通過(guò)進(jìn)水泵(17)、進(jìn)水模塊流率控制系統(tǒng)打入進(jìn)水模塊組，出水模塊組的出水經(jīng)過(guò)出水模塊流率控制系統(tǒng)、真空抽水泵進(jìn)入蓄水池。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置，其特征在于所述進(jìn)水模塊組或出水模塊組包括中空的基座(5)，基座(5)上設(shè)置有一個(gè)引出接口(3)和多個(gè)水口⑷。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置，其特征在于多個(gè)進(jìn)水模塊組或出水模塊組平行設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置，其特征在于所述進(jìn)水模塊流率控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)(8)，計(jì)算機(jī)(8)與伺服運(yùn)動(dòng)控制器(7)相連，伺服運(yùn)動(dòng)控制器(7)與多路伺服控制器(6)相連，多路伺服控制器(6)與多個(gè)進(jìn)水伺服電機(jī)相連(19)，進(jìn)水伺服電機(jī)(19)通過(guò)進(jìn)水流量控制閥(18)接入進(jìn)水模塊組。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置，其特征在于所述出水模塊流率控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)(8)，計(jì)算機(jī)(8)與伺服運(yùn)動(dòng)控制器(7)相連，伺服運(yùn)動(dòng)控制器(7)與多路伺服控制器(6)相連，多路伺服控制器(6)與多個(gè)出水伺服電機(jī)(12)相連，出水伺服電機(jī)(12)通過(guò)出水流量控制閥(13)接入出水模塊組。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置，其特征在于還包括超聲多普勒測(cè)速儀(9)，超聲多普勒測(cè)速儀(9)與計(jì)算機(jī)(8)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置，其特征在于還包括液位傳感器(11)，計(jì)算機(jī)⑶通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(10)與液位傳感器(11)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置，其特征在于還包括溢流閥(16)，溢流閥(16)的進(jìn)口端連接進(jìn)水泵的出口，溢流閥(16)的出口端連接至蓄水池(15)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置的模擬方法，其特征在于，包括以下步驟 .1)伺服控制系統(tǒng)初始化，超聲多普勒測(cè)速儀及液位傳感器初始化，開(kāi)啟進(jìn)水泵及真空抽水泵，開(kāi)啟進(jìn)水流量控制閥，關(guān)閉出水流量控制閥，水位上升至高水位限定線與低水位限定線之間時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水流量控制閥； .2)根據(jù)實(shí)際水體的分層水流形態(tài)，預(yù)設(shè)幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)水流速度及各層進(jìn)水流量控制閥和出水流量控制閥的導(dǎo)通率，由計(jì)算機(jī)控制進(jìn)水伺服電機(jī)和出水伺服電機(jī)按預(yù)設(shè)值開(kāi)啟進(jìn)水流量閥和出水流量控制閥； .3)將超聲多普勒測(cè)速儀的測(cè)量頭移動(dòng)至關(guān)鍵點(diǎn)位置，水流速度信息自動(dòng)反饋到計(jì)算機(jī)，微機(jī)伺服系統(tǒng)調(diào)節(jié)相應(yīng)層進(jìn)出水口流率，使得實(shí)際速度之差在誤差范圍內(nèi)，并反復(fù)進(jìn)行所有關(guān)鍵點(diǎn)位置的標(biāo)定過(guò)程，直至所有關(guān)鍵點(diǎn)位置的流速差均在誤差范圍內(nèi)，此時(shí)水槽中的水流形態(tài)已構(gòu)建完成，可以開(kāi)展后續(xù)研究； .4)完成實(shí)驗(yàn)后，關(guān)閉進(jìn)水模塊及進(jìn)水泵，出水模塊全部開(kāi)啟，待排空水槽中的水后關(guān)閉出水模塊，關(guān)閉伺服控制系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于模擬復(fù)雜分層流動(dòng)水體的裝置及其模擬方法，包括多路循環(huán)水槽和多路流率閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述多路循環(huán)水槽包括方形水槽，在方形水槽一內(nèi)側(cè)面設(shè)置有多個(gè)進(jìn)水模塊組，在方形水槽內(nèi)進(jìn)水模塊組相對(duì)一側(cè)面設(shè)置有多個(gè)出水模塊組；所述多路流率閉環(huán)控制系統(tǒng)包括用于控制進(jìn)水模塊組進(jìn)水的進(jìn)水模塊流率控制系統(tǒng)和用于控制出水模塊組出水的出水模塊流率控制系統(tǒng)，蓄水池內(nèi)的水依次通過(guò)進(jìn)水泵、進(jìn)水模塊流率控制系統(tǒng)打入進(jìn)水模塊組，出水模塊組的出水經(jīng)過(guò)出水模塊流率控制系統(tǒng)、真空抽水泵進(jìn)入蓄水池。本發(fā)明可以在同一水槽中構(gòu)建出多種復(fù)雜水流形態(tài)，具有適應(yīng)性強(qiáng)，重現(xiàn)性好、重構(gòu)流場(chǎng)相似度高、控制方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01M10/00GK102636330SQ201210132568
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月2日
發(fā)明者侯俊, 王沛芳, 錢(qián)進(jìn), 饒磊 申請(qǐng)人:河海大學(xué)常州校區(qū)