本发明专利技术公开了一种模拟波浪的模型试验装置及试验方法，包括模型槽、电动机、传动链条、主动齿轮、从动齿轮、造波片、消能坡、波浪测量仪、波速测量仪，通过传动链条、主动齿轮、从动齿轮与传动轴将低频电动机的转动能量传送到造波片，造波片的转动拨动模型槽内的水产生波浪，通过更换主动齿轮的大小来改变波浪的频率，通过造波片的伸长与缩短来改变波浪的幅度，通过调距齿轮来调节因更换主动齿轮产生的传动链条的松紧，使用波浪测量仪来测定波浪的频率与幅度，使用波速测量仪来测量波浪的流速，使用消能坡来消除波浪，通过埋设在坝坡中的监测仪器来测定坝坡的波浪响应。这种装置可以串联多个模型槽，同时模拟多种波浪工况，既经济又高效。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供了一种模拟波浪的模型试验装置，属于土木工程领域。
技术介绍
水库在运营期间大坝处于开放的自然环境中，长期受到波浪荷载的冲击作用，使 得筑坝材料物理力学性质随运营时间的增加而发生衰减，严重影响坝体的安全运营，属于 水利工程中的一个重大技术问题，目前引起了工程界的足够重视，因此，研宄波浪荷载作用 下筑坝材料强度衰减规律对于坝体的坍塌预测防护具有重要的现实意义。 试验研宄对于自然科学的重要性是众所周知的，其中，现场原位测试得出的结果 比较符合实际情况，然而水库坝体等挡水建筑物波浪响应的现场原位测试较难进行，因此， 室内模拟试验是一种切实可行的手段。如何产生波浪是室内试验首先考虑的问题，目前大 多数模拟波浪的试验中使用造波机，但造波机价格昂贵，不经济，且同一时间只能模拟一种 工况，效率较低，因此，研发一种经济且高效的波浪模型试验装置较为可行。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种模拟波浪的模型试验装置及试 验方法。 本专利技术采用的技术方案如下： 一种模拟波浪的模型试验装置，包括模型槽，在所述模型槽内的一端设有坡坝， 相对的另一端设有消能坡，且在模型槽内沿水流动的方向设有用于测量波浪频率与幅度的 波浪测量仪、用于测量波浪流速的波速测量仪和用于产生波浪的造波片，所述的造波片位 于波速测量仪和波浪测量仪的后端，且造波片在驱动装置的驱动下转动，通过造波片的转 动拨动模型槽内的水产生波浪。 进一步的，所述的驱动装置包括一个电机，所述的电机驱动一个主动齿轮通过一 个传动链条驱动一个从动齿轮，所述的从动齿轮的输出轴上与其同轴安装夹片，所述的夹 片通过连接装置连接造波片。 进一步的，所述的传动链条的内侧安装有调距齿轮。 进一步的，通过更换所述的主动齿轮的大小来改变波浪的频率。 进一步的，通过调整造波片的长短能改变波浪的幅度。 进一步，通过所述的调距齿轮来调节因更换主动齿轮产生的传动链条的松紧。 进一步的，所述的模型槽使用有机玻璃制成或使用混凝土浇筑而成，内部装有水， 模型槽的尺寸大小及水面高低均根据实验设计方案而定，模型槽能并排的设置多个进行串 联，且多个模型槽共用一个电机，同时进行不同工况试验。 进一步的，所述的低频电动机安装在模型槽外侧，通过传动装置为制造波浪提供 动力。 进一步的，所述的传动链条、调距齿轮、主动齿轮、从动齿轮位于模型槽内侧，三个 齿轮处于同一竖直平面上，通过传动链条联系在一起。 进一步的，所述的调距齿轮通过键固定在轴承上，所述的轴承通过键和螺帽固定 在调距轴上。 进一步的，所述的调距轴穿过调距孔通过螺帽固定在模型槽侧壁上，所述的螺帽 在模型槽侧壁内外两侧各有一个，内侧的螺帽位于调距齿轮和模型槽侧壁之间，用于固定 调距轴。 进一步的，所述的调距孔宽度应略大于调距轴直径，长度根据模型槽尺寸而定。 进一步的，所述的主动齿轮和从动齿轮通过键分别固定在两个传动轴上并用螺帽 加以固定，防止其沿传动轴移动。 进一步的，所述的轴承固定在模型槽侧壁上。 进一步的，所述的造波片材质为硬质塑料或钢板，可以根据实验要求伸长或缩短， 其宽度应小于模型槽宽度，其长度应根据模型槽深度和传动轴高度位置而定。 进一步的，所述的片夹为钢材制成，焊接在传动轴上。 进一步的，所述的螺母用于将造波片固定在片夹上。 进一步的，所述的波浪测量仪与波速测量仪位于模型槽的内部，与坝坡间隔一定 的距离。 进一步的，所述的坝坡与消能坡分别位于模型槽的两端，坝坡的尺寸根据试验设 计而定，其内部根据试验方案埋设有相应的监测仪器，消能坡的材质应与模型槽材质相同。 上述装置的试验方法如下： (1)根据试验方案确定的工况类型确定串联模型槽及模型部件的个数与种类，主 动齿轮与从动齿轮的直径应根据波浪频率确定； (2)将加工好的各个部件安装在所述的模型槽内； (3)按照相似比确定坝体的坡度与高度，然后在模型槽内填筑坝体，并在坝体内部 埋设相应的监测仪器； (4)向模型槽内注水，水位高低按设计要求而定，注水时应避免水流直接冲刷坝 坡； (5)检查模型部件是否安装正确，如果正确，则转到步骤（6); (6)开启低频电动机，使用波浪测量仪、波速测量仪测定波浪要素是否满足设计要 求，若不满足设计要求，通过改变电动机频率、更换齿轮大小、伸长或缩短造波片的手段进 行调节； (7)待波浪要素调节完毕后，按照设计要求使波浪作用相应的时间，期间通过埋设 在坝坡内的监测仪器测定并记录所需的数据。 对于多种波浪工况同时进行时，相邻模型槽之间的主动齿轮与从动齿轮的直径应 按下式确定：【主权项】1. 一种模拟波浪的模型试验装置，包括模型槽，其特征在于，在所述模型槽内的一端 设有坡坝，相对的另一端设有消能坡，且在模型槽内沿水流动的方向设有用于测量波浪频 率与幅度的波浪测量仪、用于测量波浪流速的波速测量仪和用于产生波浪的造波片，所述 的造波片位于波速测量仪和波浪测量仪的后端，且造波片在驱动装置的驱动下转动，通过 造波片的转动拨动模型槽内的水产生波浪。2. 如权利要求1所述的模拟波浪的模型试验装置，其特征在于：所述的驱动装置包括 一个电机，所述的电机驱动一个主动齿轮通过一个传动链条驱动一个从动齿轮，所述的从 动齿轮的输出轴上与其同轴安装夹片，所述的夹片通过连接装置连接造波片。3. 如权利要求1所述的模拟波浪的模型试验装置，其特征在于：所述的传动链条的内 侧安装有调距齿轮，所述的传动链条、调距齿轮、主动齿轮、从动齿轮位于模型槽内侧，三个 齿轮处于同一竖直平面上，通过传动链条连接在一起。4. 如权利要求1所述的模拟波浪的模型试验装置，其特征在于：所述的调距齿轮通过 键固定在轴承上，所述的轴承通过键和螺帽固定在调距轴上；所述的调距轴穿过调距孔通 过螺帽固定在模型槽侧壁上，所述的螺帽在模型槽侧壁内外两侧各有一个，内侧的螺帽位 于调距齿轮和模型槽侧壁之间，用于固定调距轴。5. 如权利要求1所述的模拟波浪的模型试验装置，其特征在于：通过更换所述的主动 齿轮的大小来改变波浪的频率。6. 如权利要求1所述的模拟波浪的模型试验装置，其特征在于：通过调整造波片的长 短能改变波浪的幅度。7. 如权利要求1所述的模拟波浪的模型试验装置，其特征在于：通过所述的调距齿轮 来调节因更换主动齿轮产生的传动链条的松紧。8. 如权利要求1所述的模拟波浪的模型试验装置，其特征在于：所述的模型槽使用有 机玻璃制成或使用混凝土浇筑而成，内部装有水，模型槽能并排的设置多个进行串联，同时 进行不同工况试验。9. 如权利要求1所述的模拟波浪的模型试验装置的试验方法，其特征在于： (1) 根据试验方案确定的工况类型确定串联模型槽及模型部件的个数与种类，主动齿 轮与从动齿轮的直径应根据波浪频率确定； (2) 将加工好的各个部件安装在所述的模型槽内； (3) 按照相似比确定坝体的坡度与高度，然后在模型槽内填筑坝体，并在坝体内部埋设 相应的监测仪器； (4) 向模型槽内注水，水位高低按设计要求而定，注水时应避免水流直接冲刷坝坡； (5) 检查模型部件是否安装正确，如果正确，则转到步骤（6); (6) 开启低频电动机，使用波浪测量仪、波速测量仪测定波浪要素是否满足设计要求， 若不满足设计要求本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种模拟波浪的模型试验装置,包括模型槽，其特征在于，在所述模型槽内的一端设有坡坝，相对的另一端设有消能坡，且在模型槽内沿水流动的方向设有用于测量波浪频率与幅度的波浪测量仪、用于测量波浪流速的波速测量仪和用于产生波浪的造波片，所述的造波片位于波速测量仪和波浪测量仪的后端，且造波片在驱动装置的驱动下转动，通过造波片的转动拨动模型槽内的水产生波浪。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张宏博，于一凡，宋修广，管延华，厉超，解全一，陈晓光，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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