四面生潮的多流态潮汐流模拟试验装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种四面生潮的多流态潮汐流模拟试验装置及其方法。本发明专利技术中，试验水池下方均匀的布置六个蓄水池，蓄水池上方设有排水孔；分布式泵群中生潮双向潜水泵上方设有止水消能罩，蓄水池通过输水管与生潮双向潜水泵连接；控制配电柜连接并控制导流板和变频器，导流板设置在止水消能罩上方，变频器连接分布式泵群的生潮双向潜水泵电机；信息采集系统包括水位计、流速流向计，水位计及流速流向计布置在试验水池中，并与控制系统的控制配电柜相连。本发明专利技术能够针对不同试验工况，灵活的选择生潮边界数量，最高能达到四面生潮的效果，且能够模拟出旋转流、往复流、沿岸流、多向流等复杂流态，并可循环利用试验水体。

Experimental device and method for multi flow tidal flow simulation of four surface tide

The invention discloses a multi flow tidal flow simulation test device and its method. In the invention, the test under a pool uniform arrangement of six reservoir, the reservoir is provided with drainage holes; distributed pumps in tidal bidirectional submersible pump is arranged above the water dissipation cover, reservoir through the water pipe is connected with the tide generating bidirectional submersible pump; control cabinets connected and controlled guide plate and a guide plate is arranged in the sealing transducer. The energy dissipation cover, converter connection and tide bidirectional submersible pump motor distributed pump group; information acquisition system includes water level gauge, flow meter, water level meter and flow meter is arranged in the tank, and is connected with the control cabinet control system. The invention can flexibly select the number of tidal boundaries for different test conditions, and achieve the highest effect of generating four tides. It can simulate complex flow patterns such as swirling flow, reciprocating flow, longshore current and multi-directional flow, and can recycle the experimental water bodies.

【技术实现步骤摘要】
四面生潮的多流态潮汐流模拟试验装置及其方法
本专利技术属于一种潮汐模拟试验装置，特别涉及一种四面生潮的多流态潮汐流模拟试验装置。
技术介绍
对于在河口及海洋环境中修建的各类工程，如港口、航道整治、围垦、浮式平台等工程，潮汐水流是其工程结构物所受的主要动力作用，并且常常多方向作用于工程结构物，影响着工程结构物的安全及使用。水工物理模型试验是解决各类工程实际问题的一个重要研究手段，通过物理模型试验模拟工程结构物的受力情况，从而完成工程的设计建造工作。因此一套能多方向生潮的，适用于多种河口及海洋环境的潮汐流模拟试验装置具有重要的科研价值。现有能够模拟潮汐流的水工模型试验装置大多只能产生单方向，或较少方向的潮汐流，不能同时在四个边界处产生潮汐流，对于海洋环境下的工程结构物模拟试验，不能保证潮汐潮流模拟的准确性。同时现有的模拟潮汐流试验装置大多只能模拟一种流态的潮流，适用性差，试验成本高。针对不同涉水工程，需专利技术一种能自由控制生潮边界数量，并能模拟多种流态潮流的装置，以降低试验成本，提高试验的可靠性及可操作性。
技术实现思路
针对现有技术的潮汐流模拟试验装置的不足，本专利技术提供一种四面生潮的多流态潮汐流模拟试验装置，利用分布式泵群控制技术，通过变频器直接控制生潮双向潜水泵电机，改变生潮双向潜水泵电机运行速度及运转方向，从而调节生潮双向潜水泵的进出水流量，按照给定的潮位过程曲线实时控制模型潮位，实现精确模拟涨落潮的目的；并通过改变导流板的方向，结合生潮双向潜水泵电机运行速度及运转方向，实现试验场内潮流的控制，模拟出旋转流、往复流、沿岸流、多向流等复杂流态；并能针对不同涉水工程生潮试验，自由选择生潮边界的数量，达到精确模拟实际工况的目的。本专利技术具体通过如下技术方案实现：四面生潮的多流态潮汐流模拟试验装置，包括试验水池、蓄水池、分布式泵群、控制系统、信息采集系统；所述的试验水池作为涉水工程结构物布设区域，下方均匀布置若干个蓄水池，蓄水池用于储存收集试验用水；蓄水池上方设有排水孔，用于将试验水池中的水体排入蓄水池；所述的分布式泵群包括若干组潜水泵机组，其中所有蓄水池中靠近试验水池侧边的所有蓄水池边上均布设有潜水泵机组，所有潜水泵机组形成一个沿试验水池侧边沿程布设的形状；每组潜水泵机组包括生潮双向潜水泵、止水消能罩、输水管，蓄水池通过输水管逐个与生潮双向潜水泵的一端入口连接，生潮双向潜水泵的另一端出口上方设有用于减弱水流冲击能量的止水消能罩，止水消能罩上方设置有用于改变进入试验水池的水流方向和流态的导流板；所述的信息采集系统用于采集试验水池中的水流参数；所述控制系统用于根据信息采集系统采集的参数闭环控制导流板和生潮双向潜水泵。作为优选，所述控制系统包括导流板、变频器、控制配电柜，控制配电柜连接并控制导流板和变频器，变频器连接分布式泵群的生潮双向潜水泵电机，控制配电柜同时连接信息采集系统，根据信息采集系统反馈的水位数据修正误差，并将修改后的参数发送给变频器，通过变频器改变生潮双向潜水泵电机运行速度及运转方向，实现闭环控制。作为优选，所述的信息采集系统包括水位计和流速流向计，水位计及流速流向计布置在试验水池中，并与控制系统的控制配电柜相连，实时将边界处的水位、流速、流向数据反馈到控制系统中。作为优选，所述的蓄水池共6个，呈矩形阵列方式布置与试验水池下方。本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述试验装置的四面生潮的多流态潮汐流模拟试验方法，步骤如下：保持排水孔关闭，往蓄水池中注入适量水，在控制配电柜上预设初始参数，包括变频器频率、导流板方向以及生潮边界数量参数；启动生潮双向潜水泵开始试验，生潮双向潜水泵从蓄水池中抽取水，经输水管的运输及止水消能罩的消能处理，穿过导流板，按照设定方向进入试验水池中，实现试验场内潮流流态的控制；试验过程中，水位计实时测量试验水池中分布式泵群附近的水位，并将水位数据反馈到控制配电柜中，流速流向计实时测量试验水池中分布式泵群附近水流的流速及流向，并将流速及流向数据反馈到控制配电柜中，控制配电柜根据预定的试验方案实时修正误差，并将修改后的参数发送给变频器和导流板，实现闭环控制；试验结束后，通过控制配电柜关闭生潮双向潜水泵，打开排水孔，试验水池中的水流入蓄水池，以备下次试验使用。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术能够针对不同试验工况，灵活的选择生潮边界数量，最高能达到四面生潮的效果。(2)本专利技术通过改变生潮双向潜水泵运行速度及运转方向、导流板方向，能够实现模拟旋转流、往复流、沿岸流、多向流等多种复杂潮汐流态的目的。(3)本专利技术通过蓄水池储存收集试验用水，可实现水的循环利用，降低试验成本，减少水资源的浪费。(4)本专利技术通过止水消能罩及分布式泵群布置减弱水流的冲击能量，并利用信息采集系统、控制系统及分布式泵群的协同工作，实现了闭环控制，减少了潮汐水流模拟的误差，提高了模型试验的可靠性。附图说明图1是本专利技术所述装置的整体布局图；图2是本专利技术所述装置的A-A断面剖视图；图中：1试验水池、2蓄水池、3控制配电柜、4分布式泵群、5信息采集系统、6排水孔、7导流板、8止水消能罩、9生潮双向潜水泵、10变频器、11输水管、12水位计、13流速流向计。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1至图2所示，一种四面生潮的多流态潮汐流模拟试验装置，包括试验水池1、蓄水池2、分布式泵群4、控制系统、信息采集系统5。试验水池1下方均匀的布置六个蓄水池2，蓄水池2上方设有排水孔6，用于将试验水池1中的水体排入蓄水池2。分布式泵群包括若干组潜水泵机组，其中所有蓄水池2中靠近试验水池1侧边的所有蓄水池边上均布设有潜水泵机组，所有潜水泵机组形成一个沿试验水池侧边沿程布设的形状。其中试验水池1左右两侧的四个蓄水池2的两直角边均各布置七组潜水泵机组，试验水池1中间的两个蓄水池2只在一边布设八组潜水泵机组。每组潜水泵机组包括生潮双向潜水泵9、止水消能罩8、输水管11。生潮双向潜水泵9为一个能够通过改变水泵中电机旋转方向进而改变抽水方向的潜水泵。生潮双向潜水泵9上方设有止水消能罩8，用于减弱水流的冲击能量，生潮双向潜水泵9通过输水管11与蓄水池2连接。蓄水池2通过输水管11逐个与生潮双向潜水泵9的一端入口连接，生潮双向潜水泵9的另一端出口上方设有用于减弱水流冲击能量的止水消能罩8，止水消能罩8上方设置有用于改变进入试验水池的水流方向和流态的导流板7。控制系统用于根据信息采集系统采集的参数闭环控制导流板和生潮双向潜水泵。控制系统包括导流板7、变频器10、控制配电柜3。控制配电柜3连接并控制导流板7和变频器10，变频器连接生潮双向潜水泵9，通过改变生潮双向潜水泵9电机上的交流电频率来改变生潮双向潜水泵9的运行速度。控制配电柜3连接信息采集系统5，根据信息采集系统5的水位计12反馈的水位数据，以及流速流向计13反馈的流速、流向数据修正误差，并将修改后的参数发送给变频器10，通过变频器10改变生潮双向潜水泵9运行速度及运转方向，从而调节生潮双向潜水泵9的进出流量，实现闭环控制。导流板7设置在止水消能罩8上方，通过控制配电柜3改变导流板7的方向，产生特定流态的水流。信息本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四面生潮的多流态潮汐流模拟试验装置，其特征在于：包括试验水池、蓄水池、分布式泵群、控制系统、信息采集系统；所述的试验水池作为涉水工程结构物布设区域，下方均匀布置若干个蓄水池，蓄水池用于储存收集试验用水；蓄水池上方设有排水孔，用于将试验水池中的水体排入蓄水池；所述的分布式泵群包括若干组潜水泵机组，其中所有蓄水池中靠近试验水池侧边的所有蓄水池边上均布设有潜水泵机组，所有潜水泵机组形成一个沿试验水池侧边沿程布设的形状；每组潜水泵机组包括生潮双向潜水泵、止水消能罩、输水管，蓄水池通过输水管逐个与生潮双向潜水泵的一端入口连接，生潮双向潜水泵的另一端出口上方设有用于减弱水流冲击能量的止水消能罩，止水消能罩上方设置有用于改变进入试验水池的水流方向和流态的导流板；所述的信息采集系统用于采集试验水池中的水流参数；所述控制系统用于根据信息采集系统采集的参数闭环控制导流板和生潮双向潜水泵。

【技术特征摘要】
1.一种四面生潮的多流态潮汐流模拟试验装置，其特征在于：包括试验水池、蓄水池、分布式泵群、控制系统、信息采集系统；所述的试验水池作为涉水工程结构物布设区域，下方均匀布置若干个蓄水池，蓄水池用于储存收集试验用水；蓄水池上方设有排水孔，用于将试验水池中的水体排入蓄水池；所述的分布式泵群包括若干组潜水泵机组，其中所有蓄水池中靠近试验水池侧边的所有蓄水池边上均布设有潜水泵机组，所有潜水泵机组形成一个沿试验水池侧边沿程布设的形状；每组潜水泵机组包括生潮双向潜水泵、止水消能罩、输水管，蓄水池通过输水管逐个与生潮双向潜水泵的一端入口连接，生潮双向潜水泵的另一端出口上方设有用于减弱水流冲击能量的止水消能罩，止水消能罩上方设置有用于改变进入试验水池的水流方向和流态的导流板；所述的信息采集系统用于采集试验水池中的水流参数；所述控制系统用于根据信息采集系统采集的参数闭环控制导流板和生潮双向潜水泵。2.根据权利要求1所述的一种四面生潮的多流态潮汐流模拟试验装置，其特征在于：所述控制系统包括导流板、变频器、控制配电柜，控制配电柜连接并控制导流板和变频器，变频器连接分布式泵群的生潮双向潜水泵电机，控制配电柜同时连接信息采集系统，根据信息采集系统反馈的水位数据修正误差，并将修改后的参数发送给变频器，通过变频器改变生潮双向潜水泵电机运行速度及运转方向，实...

【专利技术属性】
技术研发人员：李莉，叶涛焱，孙志林，孙红月，沈佳轶，刘海江，赵西增，夏乐章，高洋洋，周大成，黄煜，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33