一種用于研究波浪作用下水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于波浪水槽實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域，具體是一種用于研究波浪作用下水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置，包括水槽，分別布置于水槽內(nèi)部?jī)啥说脑觳ㄑb置與消波裝置，置于水槽中的懸浮液以及分散于懸浮液中的若干個(gè)不同顏色的示蹤粒子，其中示蹤粒子與懸浮液等密度。本實(shí)用新型的裝置清楚的展示了波浪內(nèi)部水質(zhì)點(diǎn)的位置，有利于直觀判斷波浪內(nèi)部水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。
【專利說明】
一種用于研究波浪作用下水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于波浪水槽實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域，具體是一種用于研究波浪作用下水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類探索海洋的步伐也在飛速前進(jìn)。21世紀(jì)將是全面開發(fā)利用海洋的時(shí)代，要開發(fā)利用海洋，就必須認(rèn)識(shí)海洋，這就決定了研究波浪運(yùn)動(dòng)的重要意義和緊迫性。波浪是河口近岸海域各類結(jié)構(gòu)物無法回避的動(dòng)力因素，波浪作用是各類結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)過程中必須面對(duì)的物理現(xiàn)象。因此，波浪運(yùn)動(dòng)的研究是我們開發(fā)利用海洋及沿海資源、保護(hù)海洋環(huán)境所必須深入了解的。由于波浪運(yùn)動(dòng)中的水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)特性直接決定了結(jié)構(gòu)物的波流荷載，因此一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)問題。
[0003]對(duì)波浪運(yùn)動(dòng)研究的關(guān)鍵便是能實(shí)時(shí)地觀測(cè)波浪全方位的速度，已有研究表明，波浪對(duì)物體進(jìn)行沖擊時(shí)，產(chǎn)生最大傷害的沖擊力不是表面行進(jìn)的波速而是由波浪內(nèi)部水質(zhì)點(diǎn)的速度即海流速度，即使受災(zāi)體脆弱性很小，也難以避免波浪內(nèi)部水質(zhì)點(diǎn)所引起的海浪災(zāi)害。在海洋工程的設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常需要對(duì)各種海洋水文氣象的參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其中波浪運(yùn)動(dòng)參數(shù)作為一種重要的水文參數(shù)，對(duì)某些海洋工程來說是很必要的。海洋中的波浪觀測(cè)資料是有限的，往往不能滿足海洋工程的需求。
[0004]前人對(duì)波浪的觀測(cè)多局限于利用海上浮標(biāo)采集波高和波速等宏觀波浪運(yùn)動(dòng)特性，但對(duì)波流相互作用內(nèi)部水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況卻沒有相關(guān)技術(shù)手段進(jìn)行觀測(cè)。而現(xiàn)有的研究進(jìn)展已然對(duì)如何觀察波流相互作用內(nèi)部水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況提出要求。
[0005]水質(zhì)點(diǎn)示蹤是指利用人為制造的示蹤劑來替代水質(zhì)點(diǎn)，用攝像機(jī)等儀器拍攝示蹤劑的運(yùn)動(dòng)軌跡，然后根據(jù)示蹤子的軌跡對(duì)水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行深入的分析。據(jù)現(xiàn)有的研究理論可知，包含傳播速度和水質(zhì)點(diǎn)速度在內(nèi)的波浪運(yùn)動(dòng)特性，決定了波浪載荷的大小，與波浪災(zāi)害密切相關(guān)。但由于常用波浪定義僅和波高有關(guān)，不考慮運(yùn)動(dòng)特性的影響，且對(duì)波浪速度場(chǎng)的觀測(cè)手段有限，導(dǎo)致人們對(duì)波浪運(yùn)動(dòng)特性的認(rèn)識(shí)不足且重視不夠。因此，急需一種有效的觀測(cè)裝置用于直觀測(cè)量波浪作用下水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的示蹤裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種用于研究波浪作用下水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置，其清楚展示了波浪內(nèi)部水質(zhì)點(diǎn)的位置，有利于直觀判斷波浪內(nèi)部水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型采取的具體的技術(shù)方案，一種用于研究波浪作用下水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置，包括水槽，分別布置于水槽內(nèi)部?jī)啥说脑觳ㄑb置與消波裝置、置于水槽中的懸浮液以及分散于懸浮液中的若干個(gè)不同顏色的示蹤粒子，其中示蹤粒子與懸浮液等密度。
[0008]進(jìn)一步的有，水槽的槽體上標(biāo)有刻度線。
[0009]進(jìn)一步的有，水槽是由透明有機(jī)玻璃板制作而成。
[0010]進(jìn)一步的有，所述示蹤粒子為球狀或柱狀固體顆粒。
[0011 ]進(jìn)一步的有，所述示蹤粒子是由聚苯乙烯材料制備而成。
[0012]進(jìn)一步的有，消波裝置包括若干個(gè)垂直架立于槽體內(nèi)部的薄板以及分布于薄板之間的多孔介質(zhì)，薄板與薄板之間等間距設(shè)置。
[0013]有益效果
[0014]通過示蹤粒子的運(yùn)動(dòng)來代替水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，將抽象的水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)直觀地體現(xiàn)出來，從而達(dá)到探究波浪作用下水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的目的。在使用的過程可在不同水位放置不同顏色的示蹤粒子，這樣既可以探究同一波高、同一水深、不同深度下的水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡，也可以探究不同波高、同一水深、同一深度下的水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡。該裝置不僅可用來直觀的探究波浪作用下水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡，而且構(gòu)造簡(jiǎn)單成本低，操作簡(jiǎn)便。
【附圖說明】
[0015]圖1本實(shí)用新型的一種用于研究波浪作用下水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2本實(shí)用新型的一種用于研究波浪作用下水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置主視圖；
[0017]圖3本實(shí)用新型的一種用于研究波浪作用下水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置左視圖；
[0018]圖4本實(shí)用新型的一種用于研究波浪作用下水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置的俯視圖；
[0019]圖5實(shí)施例1中的水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡；
[0020]圖中I，水槽;2，造波裝置;3，示蹤粒子;4，消波裝置;5，懸浮液;6，薄板;7，多孔介質(zhì);8，刻度線。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的和技術(shù)方案更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例的附圖1-5，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；谒枋龅谋緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0022]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0023]本實(shí)用新型中所述的“內(nèi)、外”的含義指的是相對(duì)于設(shè)備本身而言，指向設(shè)備內(nèi)部的方向?yàn)閮?nèi)，反之為外，而非對(duì)本實(shí)用新型的裝置機(jī)構(gòu)的特定限定。
[0024]本實(shí)用新型中所述的“連接”的含義可以是部件之間的直接連接也可以是部件間通過其它部件的間接連接。
[0025]實(shí)施例1
[0026]如附圖1-4所示的一種用于研究波浪作用下水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置，包括水槽I，分別布置于水槽I內(nèi)部?jī)啥说脑觳ㄑb置2與消波裝置4，置于水槽I槽體中的懸浮液5以及分散于懸浮液5中的若干個(gè)不同顏色的示蹤粒子3，其中示蹤粒子3與懸浮液5等密度。
[0027]進(jìn)一步的有，水槽I的槽體上標(biāo)有刻度線8，本實(shí)施例中刻度線8是通過彩色筆畫于水槽I的槽體外壁上的。如附圖2所示。
[0028]進(jìn)一步的有，水槽I是由透明有機(jī)玻璃板制作而成。
[0029]進(jìn)一步的有，所述示蹤粒子3為球狀或柱狀固體顆粒。
[0030]進(jìn)一步的有，所述示蹤粒子3是由聚苯乙烯材料制備而成。
[0031]進(jìn)一步的有，所述懸浮液5為根據(jù)示蹤粒子3的密度調(diào)配出與之等密度的液體;并且示蹤粒子3的密度與水的密度接近。
[0032]進(jìn)一步的有，消波裝置4包括若干個(gè)垂直架立于槽體內(nèi)部的薄板6以及分布于薄板6之間的多孔介質(zhì)7，薄板6與薄板6之間等間距設(shè)置。
[0033]在本實(shí)施例中，所用儀器及結(jié)構(gòu)尺寸:
[0034]水槽I的尺寸為:長(zhǎng)X寬X高= 1514mmXl 64mm X 157mm，水槽I槽壁的厚度為7mm。
[0035]水槽I表面刻度線采用水筆繪制。
[0036]示蹤粒子3為密度為1.03g/cm3、半徑為2mm的聚苯乙烯材料制作的小球，并且用顏料染上不同顏色。
[0037]消波裝置4中薄板6的尺寸為:長(zhǎng)X高=150mmX 150mm，板厚3mm，薄板6與薄板6之間的間隔為30mm，薄板6與水槽I的連接采用膠接。
[0038]消波裝置4中多孔介質(zhì)7選用沐浴球。
[0039]實(shí)驗(yàn)過程:水槽I水深設(shè)置為80mm，用鑷子將示蹤粒子3分別懸浮在深度為60mm和40mm位置處，在同一造波頻率下，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程用單反記錄下來。
[0040]處理數(shù)據(jù)過程:先將視頻分楨，然后用相關(guān)軟件找出每楨圖片上點(diǎn)的坐標(biāo)，并用mathlab進(jìn)行軌跡擬合，所得結(jié)果見圖5，其中內(nèi)圈為深度為40mm處示蹤粒子3擬合的橢圓；外圈為深度為60mm處示蹤粒子3擬合的橢圓。
[0041]從圖5的軌跡對(duì)比可以看出，實(shí)測(cè)示蹤粒子3的運(yùn)動(dòng)軌跡均為明顯的封閉橢圓形。經(jīng)計(jì)算，兩顆示蹤粒子3得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)與擬合的橢圓誤差均不超過7%，且深度為60mm處示蹤粒子3擬合的橢圓與理論橢圓的誤差率為5.24%，深度為40mm處示蹤粒子3擬合的橢圓與理論橢圓的誤差率為6.12%，在誤差允許范圍內(nèi)。并且在同一造波頻率下，深度為60mm處的示蹤粒子3軌跡的長(zhǎng)短軸比深度為40mm處的示蹤粒子3軌跡的長(zhǎng)短軸要小，符合波浪理論規(guī)律。
[0042]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):
[0043]所用水槽I標(biāo)有刻度線，可以探究不同水深下的水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡;所用造波裝置2可以造出不同頻率的波浪;所用懸浮液5可以根據(jù)示蹤粒子3的密度來調(diào)配，使示蹤粒子3懸浮并且懸浮在不同水深;所用示蹤粒子3用顏料染成不同顏色，便于追蹤;所用消波裝置4與造波裝置2配合，模擬出自然波浪發(fā)展。
[0044]以上僅為本實(shí)用新型的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于研究波浪作用下水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置，其特征在于，包括水槽，分別布置于水槽內(nèi)部?jī)啥说脑觳ㄑb置與消波裝置、置于水槽中的懸浮液以及分散于懸浮液中的若干個(gè)不同顏色的示蹤粒子，其中示蹤粒子與懸浮液等密度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于研究波浪作用下水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置，其特征在于，水槽的槽體上標(biāo)有刻度線。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于研究波浪作用下水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置，其特征在于，水槽是由透明有機(jī)玻璃板制作而成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于研究波浪作用下水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置，其特征在于，所述示蹤粒子為球狀或柱狀固體顆粒。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于研究波浪作用下水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置，其特征在于，所述示蹤粒子是由聚苯乙烯材料制備而成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于研究波浪作用下水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置，其特征在于，消波裝置包括若干個(gè)垂直架立于槽體內(nèi)部的薄板以及分布于薄板之間的多孔介質(zhì)，薄板與薄板之間等間距設(shè)置。
【文檔編號(hào)】G01M10/00GK205607622SQ201620377813
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】蘇俊瑋, 陶愛峰, 劉亞伊, 蔡穎, 王懿
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)