主权项: |
1.一种河口海岸工程风暴潮灾害全动力实验室模拟系统,在实验水槽上设有造波机,其特征在于,在该实验水槽上还设有风道,该风道上游设有风机。 2.根据权利要求1所述的河口海岸工程风暴潮灾害全动力实验室模拟系统,其特征在于,所述实验水槽的结构是:在实验水槽的上、下游两端都自外向内地设有进水池与潮水箱,该进水池与潮水箱之间设有双向泵;潮水箱与实验水槽之间设有阀门。 3.根据权利要求1所述的河口海岸工程的风暴潮灾害全动力实验室模拟系统,其特征在于,在所述实验水槽上还设有以下设备: 波高仪:控制需要的入射波浪; ADV:控制上游输入流量; 消波器:消除水槽震荡,改善尾板控制状况; 尾板:控制下游水位; 回水道:连通上下游进水池。 4.根据权利要求1所述的河口海岸工程风暴潮灾害全动力实验室模拟系统,其特征在于,试验时波高仪、ADV都均匀布置于水槽中央试验区域。 5.根据权利要求1-4之一所述的河口海岸工程风暴潮灾害全动力实验室模拟系统,其特征在于,所述的各个设备都是通过网络或WIFI和中控电脑连接;中控电脑和采集仪器通过RS485无线连接或者通过WIFI无线连接。 6.权利要求1所述的河口海岸工程风暴潮灾害全动力实验室模拟系统的使用方法,其特征在于,步骤如下: 开始实验前,在水槽两端的进水池中蓄水,同时在水槽中放入试验初始需要的水量,选择好试验所需要的双向泵的数量,关闭不使用的通水阀门,选择好需要使用的风机数量; 开始试验,首先进行稳水操作,造波机恢复初始状态,启动双向泵,风机及尾板控制,使其达到试验要求的初始流量、风量及潮位;然后导入试验数据开始试验,试验时造波机、双向泵、风机及尾板联动控制,同时采集水槽内的波高、流速、水位数据; 试验结束,停止造波机运转,再停止风机、双向泵和尾板的运转,让水槽内的水回水库。 7.根据权利要求6所述的河口海岸工程风暴潮灾害全动力实验室模拟系统的使用方法,其特征在于,所述各步骤的具体操作中: 1)控制点的水位hm;设hini为初始水深,与动力生成有关的水位主要由水槽风增水位hw和生潮系统产生的水位ht(t)组以及水流补充系统形成的水位hc(t)组成,波浪引起的增水忽略不计,则: hm(t)=hini+hw(t)+ht(t)+hc(t);hini+hw(t)+ht(t) (1) 2)控制点的波浪要要素(波高H和波周期T),由水槽(池)风成波(Hw,Tw)和造波机生成的波浪(Hg,Tg)二部分组成: Tg=Tmean≈α1T0 (2-2) 其中α1是经验系数,取决于风成波与造波机生波的周期比值;下标mean是平均值T0是波周期期望值; 3)控制点的流速由风生流Vw、波浪引起水质点的运动Vg、潮流Vt和双向泵产生的水流Vc;和水槽沿长度方向的水位梯度引起的水流Vh,正比于水位沿水槽长度方向x之比的水头梯度认为Vw主要在水面附近;Vg是周期性波动,时均为0;则控制点在水面下一定深度处的水流速度为: 或 其中α3Q'm对应的是水位梯度产生流量; 尾板处水位为htt由式(1)得到: 模型3个控制断面:参考控制断面、目标控制断面、尾板控制断面;其中: 输入控制断面由风速仪、水位计、流速仪、波高仪组成;各物理量与目标控制断面各物理量值大小相应,决定其大小;各物理量与潮水箱压力值、双向泵流量、造波机运动量间关系由传统的传递函数Trp,Trgc,TrHT得到; 目标控制断面由与输入控制断面相同的仪器组成;是模型试验断面,各物理量的设计值V0,h0,H0,T0由模型试验相似准则得到,其测量值是模拟系统需要达到的; 尾板控制断面则水位计以及流速仪组成,监控该断面的水位或流量,决定其高度或开启度以保证目标控制断面得到相应的设计值; 模拟系统通过模型控制模式,形成自动闭环反馈控制,达到风暴潮灾害全动力系统实验室模拟。 8.根据权利要求6或7所述的河口海岸工程风暴潮灾害全动力实验室模拟系统的使用方法,其特征在于,以上方法的控制模式分别有: 假定风浪是充分成长的,模拟控制采用二步模式; 如风浪是非充分成长,则分为三步模式:第二步模拟潮流;第三步模拟波浪; 风作用模拟控制:控制主要得到风增水沿程分布hw(t)和风成浪Hw,Tw; 全动力模拟:在风作用模拟控制结果的基础上,进行水槽全动力模拟。 |