用于模拟植被消浪机理的实验系统转让专利
申请号 : CN201810781407.0
文献号 : CN109141809B
文献日 : 2019-09-27
发明人 : 胡湛 , 陈晖 , 储南洋 , 姚鹏
申请人 : 中山大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于模拟植被消浪机理的实验系统,其特征在于,包括:
水池,所述水池设有进水口、第一出水口及容纳槽,所述进水口、所述第一出水口均与所述容纳槽连通设置,所述水池还包括用于安装植被的安装台,所述安装台设置于所述容纳槽内,所述安装台设置于所述进水口和所述第一出水口之间;所述水池包括靠近所述进水口的第一内侧壁和远离所述进水口的第二内侧壁,所述第一内侧壁和所述第二内侧壁相对间隔设置,所述安装台设置于所述第一内侧壁和所述第二内侧壁之间,所述安装台包括第一安装板、第二安装板、第三安装板及用于安装所述植被的安装座,所述第一安装板的一端固设于所述容纳槽的底壁,所述第二安装板的一端与所述第一安装板的另一端连接、且所述第二安装板与所述容纳槽的底壁间隔设置,所述第二安装板的另一端与所述第三安装板的一端连接、且所述第三安装板与所述第二安装板呈夹角设置,所述第三安装板的另一端远离所述容纳槽的底壁设置,所述第一内侧壁、所述容纳池的底壁、所述第一安装板、所述第二安装板、所述第三安装板围设形成第一容纳结构,所述第二内侧壁、所述容纳池的底壁、所述第一安装板、所述第二安装板、所述第三安装板围设形成第二容纳结构,所述安装座固设于所述第三安装板的承压面上,所述容纳池的底壁设有所述进水口,所述进水口设置于所述第一内侧壁和所述第一安装板之间,所述第三安装板的另一端的端部高度低于所述第二内侧壁高度形成所述第一出水口;
送水装置,所述送水装置的出水端与所述进水口连通;
造波装置,所述造波装置包括驱动件及设置于所述容纳槽内的推板,所述推板靠近所述进水口设置,所述驱动件用于驱动所述推板沿靠近或远离所述安装台的方向来回移动;
及
测量装置,所述测量装置包括流速测量器和阻力测量器,所述流速测量器用于测量靠近所述植被的水的流速,所述阻力测量器用于测量水对所述植被施加的阻力。
2.根据权利要求1所述的用于模拟植被消浪机理的实验系统,其特征在于,所述测量装置还包括水位测量器,所述水位测量器用于测量靠近所述植被的水的水位。
3.根据权利要求2所述的用于模拟植被消浪机理的实验系统,其特征在于,还包括挡板,所述挡板可转动地设置于所述第三安装板的另一端,用于调整所述第一容纳结构内水的水位。
4.根据权利要求3所述的用于模拟植被消浪机理的实验系统,其特征在于,还包括蓄水装置,所述送水装置包括第一送水器和第二送水器,所述第一送水器的进水端能够与所述蓄水装置连通,所述第一送水器的出水端与所述进水口连通,所述第一容纳结构设有靠近所述挡板的逆向进水端,所述第二送水器的出水端能够与所述逆向进水端连通设置,所述第二送水器的进水端与所述第二容纳结构连通,所述第一送水器设有转向阀,所述第二送水器设有开关件,当所述转向阀转动至第一预设位置时,所述开关件关闭,所述第一送水器能够将蓄水装置内的水依次沿所述第一送水器的进水端和所述第一送水器的出水端输送至所述第一容纳结构,当所述转向阀转动至第二预设位置时,所述开关件打开,所述第二送水器的出水端与所述第二容纳结构连通,所述第一容纳结构内的水能够依次沿所述第一送水器的进水端和所述第一送水器的出水端输送至所述蓄水装置。
5.根据权利要求4所述的用于模拟植被消浪机理的实验系统,其特征在于,还包括流量控制器,所述流量控制器用于调整所述第一送水器向所述第一容纳结构供水的水量。
6.根据权利要求1所述的用于模拟植被消浪机理的实验系统,其特征在于,所述推板靠近所述容纳槽的底壁设置。
7.根据权利要求2所述的用于模拟植被消浪机理的实验系统,其特征在于,所述安装座为呈圆台状的试验台,所述圆台状的试验台的大端固设于所述第二安装板,所述圆台状的试验台的小端的承压面设有安装部,所述安装部用于与所述植被连接。
8.根据权利要求7所述的用于模拟植被消浪机理的实验系统,其特征在于,所述安装部的数量为多个,多个所述安装部按预设规律分布设置,所述植被能够选择性地与其中一个所述安装部连接,用于调整相邻两个所述植被的间距。
9.根据权利要求1至8任一项所述的用于模拟植被消浪机理的实验系统,其特征在于,所述测量装置还包括波高测量器,所述波高测量器用于测量波浪靠近所述植被的波高。
说明书 :
用于模拟植被消浪机理的实验系统
技术领域
背景技术
红树林生态系统的海岸防护措施可兼顾海岸灾害防护和生态系统保护,具有很高的应用价
值。
发明内容
第二内侧壁,所述第一内侧壁和所述第二内侧壁相对间隔设置,所述安装台设置于所述第
一内侧壁和所述第二内侧壁之间,所述安装台包括第一安装板、第二安装板、第三安装板及用于安装所述植被的安装座,所述第一安装板的一端固设于所述容纳槽的底壁,所述第二
安装板的一端与所述第一安装板的另一端连接、且所述第二安装板与所述容纳槽的底壁间
隔设置,所述第二安装板的另一端与所述第三安装板的一端连接、且所述第三安装板与所
述第二安装板呈夹角设置,所述第三安装板的另一端远离所述容纳槽的底壁设置,所述第
一内侧壁、所述容纳池的底壁、所述第一安装板、所述第二安装板、所述第三安装板围设形成第一容纳结构,所述第二内侧壁、所述容纳池的底壁、所述第一安装板、所述第二安装板、所述第三安装板围设形成第二容纳结构,所述安装座固设于所述第三安装板的承压面上,
所述容纳池的底壁设有进水口,所述进水口设置于所述第一内侧壁和所述第一安装板之
间,且所述第三安装板的另一端的端部高度低于所述第二内侧壁高度形成所述第一出水
口;送水装置,所述送水装置的出水端与所述进水口连通;造波装置,所述造波装置包括驱动件及设置于所述容纳槽内的推板,所述推板靠近所述进水口设置,所述驱动件用于驱动
所述推板沿靠近或远离所述安装台的方向来回移动;及测量装置,所述测量装置包括流速
测量器和阻力测量器,所述流速测量器用于测量靠近所述植被的水的流速,所述阻力测量
器用于测量水对所述植被施加的阻力。
所述进水口连通,在试验过程中,通过向所述送水装置向所述容纳槽供水,水流流向所述植被,当所述容纳池内的水位达到预设值时,通过所述驱动件驱动所述推板移动并推动水,使水形成预设参数的波浪,且所述波浪能够沿流向所述植被的方向移动;通过所述流速测量
器测量靠近所述植被的水的流速及通过所述阻力测量器测量水对所述植被施加的阻力,进
而,通过测量得到的水流流速和水对所述植被施加的阻力值,计算得出植被的拖曳力系数,如此,本申请通过综合考虑水流流速和水对所述植被施加的阻力值,计算得出的植被的拖
曳力系数准确性高,能够真实模拟植被潮间带波流共同作用下植物消浪的过程。
此,通过所述挡板可以调整所述第一容纳结构中水的水位,进而,保证所述植被所处的水环境的水位保持基本不变,进而可以去除因水位变化对植被拖曳力的计算带来负面影响,通
过单一变量的方法研究其他参数对植被拖曳力的影响。
连通,所述第一送水器的出水端与所述进水口连通,所述第一容纳结构设有靠近所述挡板
的逆向进水端,所述第二送水器的出水端能够与所述逆向进水端连通设置,所述第二送水
器的进水端与所述第二容纳结构连通,所述第一送水器设有转向阀,所述第二送水器设有
开关件,当所述转向阀转动至第一预设位置时,所述开关件关闭,所述第一送水器能够将蓄水装置内的水依次沿所述第一送水器的进水端和所述第一送水器的出水端输送至所述第
一容纳结构,当所述转向阀转动至第二预设位置时,所述开关件打开,所述第二送水器的出水端与所述第二容纳结构连通,所述第一容纳结构内的水能够依次沿所述第一送水器的进
水端和所述第一送水器的出水端输送至所述蓄水装置。如此,通过将所述转向阀转动至第
一预设位置,所述开关件关闭,此时,所述第一送水器能够将蓄水装置内的水依次沿所述第一送水器的进水端和所述第一送水器的出水端输送至所述第一容纳结构,此时,波浪的行
进方向和水流的行进方向保持一致,此时可以模拟在波浪和水流方向相同下,植被消浪的
过程,通过测量在该条件下,水流流速和水对所述植被施加的阻力值,计算得出植被的拖曳力系数;同理,通过将所述转向阀转动至第二预设位置,所述开关件打开,此时,所述第二送水器的出水端与所述第二容纳结构连通,所述第一容纳结构内的水能够依次沿所述第一送
水器的进水端和所述第一送水器的出水端输送至所述蓄水装置,此时,波浪的行进方向和
水流的行进方向相反,此时可以模拟在波浪和水流方向相反的条件下,植被消浪的过程,并通过测量在该条件下,水流流速和水对所述植被施加的阻力值,计算得出植被的拖曳力系
数。可见,该用于模拟植被消浪机理的实验系统能够模拟红树林潮间带在波流共同作用(波浪与水流同向和波浪与水流反向)下植物消浪的过程,提升对植被拖曳力的计算的准确性。
述流量控制器控制所述第一送水器向所述容纳槽供水的水量,改变所述容纳槽内水的水
位,进而,通过流速测量器和阻力测量器测量不同水位条件下,靠近所述植被的水的流速及通过所述阻力测量器测量水对所述植被施加的阻力,从而,得出在不同水位条件下,植物拖曳力的大小。
布的安装部,所述安装部用于与所述植被连接。如此,更加真实的模拟实际植被所处的环
境,进而,提升测量的准确性。
的间距。如此,可以通过调整响铃两个所述植被的间距来调整安装座上植被的密度,从而,可以模拟在不同植被密度下,植被的消浪过程,计算植被拖曳力。
高,为改变试验工况提供参考。
附图说明
具体实施方式
体的实施方式的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
107均与容纳槽101连通设置,水池100还包括用于安装植被500的安装台,安装台设置于容
纳槽101内,安装台设置于进水口105与第一出水口107之间;送水装置,送水装置的出水端与进水口105连通;造波装置300,造波装置300包括驱动件及设置于容纳槽101内的推板
310,推板310靠近进水口105设置,驱动件用于驱动推板310沿靠近或远离所述安装台的方
向来回移动;及测量装置,测量装置包括流速测量器410和阻力测量器420,流速测量器410用于测量靠近植被500的水的流速,阻力测量器420用于测量水对植被500施加的阻力。
105连通,在试验过程中,通过向送水装置向容纳槽101供水,水流流向植被500,当容纳池内的水位达到预设值时,通过驱动件驱动推板310移动并推动水,使水形成预设参数的波浪,且波浪能够沿流向植被500的方向移动;通过流速测量器410测量靠近植被500的水的流速
及通过阻力测量器420测量水对植被500施加的阻力,进而,通过测量得到的水流流速和水
对植被500施加的阻力值,计算得出植被500的拖曳力系数,如此,本申请通过综合考虑水流流速和水对植被500施加的阻力值,计算得出的植被500的拖曳力系数准确性高,能够真实
模拟植被500潮间带波流共同作用下植物消浪的过程。
隔设置,安装台设置于第一内侧壁102和第二内侧壁103之间,安装台包括第一安装板112、第二安装板114、第三安装板116及用于安装植被500的安装座104,第一安装板112的一端固设于容纳槽101的底壁,第二安装板114的一端与第一安装板112的另一端连接、且第二安装板114与容纳槽101的底壁间隔设置,第二安装板114的另一端与第三安装板116的一端连
接、且第三安装板116与第二安装板114呈夹角设置,第三安装板116的另一端远离容纳槽
101的底壁设置,第一内侧壁102、容纳池的底壁、第一安装板112、第二安装板114、第三安装板116围设形成第一容纳结构110,第二内侧壁103、容纳池的底壁、第一安装板112、第二安装板114、第三安装板116围设形成第二容纳结构120,安装座104固设于第三安装板116的承压面上,容纳池的底壁设有进水口105,进水口105设置于第一内侧壁102和第一安装板112
之间,且第三安装板116的另一端的端部高度低于第二内侧壁103高度形成第一出水口107。
如此,第一送水器210通过进水口105向第一容纳结构110内送水,第三安装板116的另一端
的端部高度低于第二内侧壁103高度,当第一容纳结构110的水位到第三安装板116时,水会流向第二容纳结构120,流向第二容纳结构120的水可以重复利用,进而达到节约资源的目
的。
力的计算带来负面影响,通过单一变量的方法研究其他参数对植被500拖曳力的影响。有必要指出地是,实现挡板118与第三安装板116转动连接均可以通过现有技术来实现,在此不
一一赘述。
的进水端能够与蓄水装置130连通,第一送水器210的出水端与进水口105连通,第一容纳结构110设有靠近挡板118的逆向进水端,第二送水器220的出水端能够与逆向进水端连通设
置,第二送水器220的进水端与第二容纳结构120连通,第一送水器210设有转向阀,第二送水器220设有开关件,当转向阀转动至第一预设位置时,开关件关闭,第一送水器210能够将蓄水装置130内的水依次沿第一送水器210的进水端和第一送水器210的出水端输送至第一
容纳结构110,当转向阀转动至第二预设位置时,开关件打开,第二送水器220的出水端与第二容纳结构120连通,第一容纳结构110内的水能够依次沿第一送水器210的进水端和第一
送水器210的出水端输送至蓄水装置130。如此,通过将转向阀转动至第一预设位置,开关件关闭,此时,第一送水器210能够将蓄水装置130内的水依次沿第一送水器210的进水端和第一送水器210的出水端输送至第一容纳结构110,此时,波浪的行进方向和水流的行进方向
保持一致,此时可以模拟在波浪和水流方向相同下,植被500消浪的过程,通过测量在该条件下,水流流速和水对植被500施加的阻力值,计算得出植被500的拖曳力系数;同理,通过将转向阀转动至第二预设位置,开关件打开,此时,第二送水器220的出水端与第二容纳结构120连通,第一容纳结构110内的水能够依次沿第一送水器210的进水端和第一送水器210
的出水端输送至蓄水装置130,此时,波浪的行进方向和水流的行进方向相反,此时可以模拟在波浪和水流方向相反的条件下,植被500消浪的过程,并通过测量在该条件下,水流流速和水对植被500施加的阻力值,计算得出植被500的拖曳力系数。可见,该用于模拟植被
500消浪机理的实验系统10能够模拟红树林潮间带在波流共同作用(波浪与水流同向和波
浪与水流反向)下植物消浪的过程,提升对植被500拖曳力的计算的准确性。在本次实施例
中、第一送水器210为双向水泵,第二送水器220为潜水泵。
水的水量。如此,通过流量控制器440控制第一送水器210向容纳槽101供水的水量,改变容纳槽101内水的水位,进而,通过流速测量器410和阻力测量器420测量不同水位条件下,靠近植被500的水的流速及通过阻力测量器420测量水对植被500施加的阻力,从而,得出在不同水位条件下,植物拖曳力的大小。具体地,流量控制器440可以是电磁流量计或者是水泵功率控制器,在本次实施例中,流量控制器440可以是电磁流量计,为了保证电磁流量计的测量精度,电磁流量计安装时要求电磁流量计的安装基体是管道,靠近送水装置的进水端
的方向上,以安装电磁流量计的位置为起点,以3倍安装电磁流量计处的管道直径的直径值为管道长度,在此范围内,管道必须为直管,同理,靠近送水装置的出水端的方向上,以安装电磁流量计的位置为起点,以5倍安装电磁流量计处的管道直径的直径值为管道长度,在此范围内,管道必须为直管。
置于第二容纳结构120的底壁,第二出水口106与蓄水装置130连通设置。如此,实现了蓄水装置130和第二容纳结构120的连通,实现水的重复利用。
盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。