【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海洋工程领域物理实验模拟技术，具体涉及一种适用于不同水深的局部造流的装置。该装置和方法旨在在大型水池中产生稳定、高速的单向流流动条件，以满足实验室对极端流速进行物理模拟的需求。
技术介绍
1、对于实际海洋工程，存在各类海洋工程结构，如海洋平台、固定式风机、海底油气输送管道、海洋牧场等，这些结构被广泛用于海洋资源开发和利用等。在服役期间，这些海工结构会持续受到洋流产生的水动力作用，导致结构可能发生强度破坏等问题。为保障各类海工结构的服务安全，通常会采用实验室物理实验的方式来研究结构所受到的流体作用力。
2、早期，人们通常使用水槽，通过将实际流速按照一定的相似准则缩小至实验室内的流速，以进行物理实验，从而评估结构的水动力学性能。一般来说，常规实验水槽的宽度通常小于2m，工作水深通常小于1m，主要用于小型海洋工程结构的物理实验，例如防波堤断面实验、海底管缆的受力和局部冲刷研究，以及护面块体结构在位稳定性等。
3、但是，随着海洋工程的不断发展，海洋工程结构的规模趋向于大型化和复杂化，现有的水槽难以满足这些大型海工结构的物理实验需求。因此，在全球范围内建立了许多大型水池，以满足海工结构不断增大的需求。如挪威marintke海洋深水实验水池、日本东京湾海洋研究实验水池和德国hsva波浪水池等。
4、目前，现有的深水水池通常采用围绕假底循环造流方式。以挪威marintke海洋深水实验水池为例，其尺度为45m×36m×10.5m(长×宽×最大工作水深)，由于水池的造流技术限制，导致整个水池所能产
技术实现思路
1、为解决现有技术存在的上述问题以及为大型实验水池提供高速、稳定的造流技术手段，本专利技术的目的为：一种适用于不同水深的局部造流的装置，以此克服现有大型实验水池通常采用围绕假底循环造流方式，导致相应流速较低，无法提供高速、稳定的针对极端流速进行实验室模拟的技术缺陷。
2、本专利技术技术方案：
3、一种适用于不同水深的局部造流的装置，包括造流系统、假底浮力装置8和造流区域；
4、造流系统包括造流水泵1、造流管道4和整流结构3，三者联合工作可使流体在造流管道4中进行循环，进而产生高速和稳定的流动条件，并且保证生成的流速沿水深分布满足对数率规律；造流管道4通过格栅结构支撑框架12和格栅结构13配合支持和固定在假底浮力装置8上，其一端与造流水泵1连接，另一端为末端入口2或整流结构出口3，末端入口2和整流结构出口3相对布置；末端入口2固定在弹性支座5上；造流管道4多台造流水泵1并联驱动，通过变频器10，对每台造流水泵1的转速进行精确调节和控制，进而产生不同的流速条件，以满足海洋工程实验的个性化需求，确保系统在各种运行条件下的普适性；
5、假底浮力装置8为造流系统提供工作平台和基础，其可在大型水池通过不同控制方式分别进行升降，从而可提供不同的水深条件；假底浮力装置8的两侧预留有缝隙11，通过向缝隙11内注水，产生浮力，进而使假底浮力装置8上升；假底浮力装置8上设置有绞车6、固定滑轮7和绳索9，通过绞车6拉动绳索9从而使固定滑轮7滑动来使假底浮力装置8下降；通过对假底浮力装置8的升降作业，实现不同的水深条件，进而配合造流系统产生不同的流速；
6、造流区域设置在造流管道4的末端入口2，造流水泵1从末端入口2抽取水并将其输送至造流区域的整流结构出口3，通过整流结构出口3，降低来流湍流度，确保产生高品质的均匀流动，以满足物理实验的精度要求。
7、所述的造流系统为“回”字形结构，末端入口2和整流结构出口3向内相对布置。
8、本专利技术工作原理：
9、(1)四台造流水泵的布置与作用
10、图1是本专利技术提出的局部造流装置的俯视图。如图1所示，整个局部造流装置采用四台200kw(总功率为800kw)造流水泵1并联驱动的方式驱动水体产生高速流动，以克服现有大型水池采用围绕假底循环造流方式导致流速过低的技术缺陷。理论上而言，可以采用一台800kw的造流泵工作，但单台800kw造流水泵的质量可高达十几吨量级，会对假底浮力装置8产生难以承受的荷载。本专利技术提出采用四台造流水泵1并联布置方式，在保障产生高速水流同时，可实现荷载均摊，进而确保假底浮力装置8的荷载安全。每台造流水泵1的转速和流量可通过变频器10进行调节，进而可产生不同的流速。此外，变频器10的使用可使整个造流系统运行更加平稳，可有效降低因造流系统突然启动和停止对局部电网的冲击，从而确保安全作业。
11、(2)造流区域水体循环
12、如图1所示，为确保造流区域内的流速稳定和均匀，将造流区域设置在造流管道4的末端入口2。该区域通过造流水泵1将水从管道末端入口2抽取，通过造流管道4将水体输送到整流结构出口3处进行整流处理后产生高速水流。整流结构出口3主要为降低来流湍流度，进而确保来流的均匀性，进而产生稳定流动。
13、(3)采用可升降浮力装置实现不同水深物理实验
14、图4给出了假底浮力装置8的主视图。该装置的功能主要包括：1)为造流水泵1、造流管道4和整流结构3所组成的造流装置提供工作基础和平台；2)可控制假底浮力装置8进行升降作业，以满足不同水深的实验需求。
15、假底浮力装置8两侧设置缝隙11，通过在缝隙11内充水提供浮力，实现假底浮力装置8上升作业；此外，可通过绞车6操作绳索9，带动固定滑轮7滑动，进而使假底浮力装置8的高程下降。通过假底浮力装置8的升降方式，可实现对不同水深条件的物理实验模拟。
16、本专利技术的有益效果：本专利技术通过采用多台造流水泵并联联合作业的方式，可在大型深水水池内产生高速稳定的流动条件，使得在大型水池内开展极端流动条件物理实验具备了现实可行性，克服了传统大型深水水池采用围绕假底循环造流方式，难以产生高速水流的技术缺陷。
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1.一种适用于不同水深的局部造流的装置，其特征在于，该装置包括造流系统、假底浮力装置(8)和造流区域；
2.根据权利要求1所述的适用于不同水深的局部造流的装置，其特征在于，所述的造流水泵(1)为四台。
3.根据权利要求1所述的适用于不同水深的局部造流的装置，其特征在于，所述的末端入口(2)固定在弹性支座(5)上，弹性支座(5)固定在假底浮力装置(8)上。
4.根据权利要求1所述的适用于不同水深的局部造流的装置，其特征在于，所述的造流系统为“回”字形结构，末端入口(2)和整流结构出口(3)向内相对布置。
【技术特征摘要】
1.一种适用于不同水深的局部造流的装置，其特征在于，该装置包括造流系统、假底浮力装置(8)和造流区域；
2.根据权利要求1所述的适用于不同水深的局部造流的装置，其特征在于，所述的造流水泵(1)为四台。
3.根据权利要求1所述的适用于不同水深的局部造...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵德平，黄小卫，岑贞锦，张维佳，陈航伟，蔡驰，张世冠，吕林，唐国强，乔东生，滕云飞，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局海口分局，
类型：发明
国别省市：
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