一种波形可控造浪池的制作方法

本发明涉及海岸工程技术领域，特别涉及一种波形可控造浪池。

背景技术：

在提倡人与自然和谐共生的当今世界，为实现可持续发展，新能源的应用开始成为全球热议的话题。其中，关于海洋波浪能开发利用的设想可以追溯到20世纪，到了20世纪80年代，许多国家开发出了边远沿海和海岛供电用的实用性、商业化的中小型装置。为了研究新型海洋波浪能利用装置，世界各国都开展了大量研究。在研究过程中，对波浪的数值模拟成为必不可少的研究方法。但是在制造浪池时，现有的造浪池大多采用推板驱动流体产生波浪，这与数值模拟采用的波浪模拟方法很难相同。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种波形可控造浪池，不同于传统的推板作用下的推浪池，可以更精确的通过控制闸板与调节阀的开度来产生与数值模拟波浪模型相同的波浪，为海洋波浪能研究提供支持。本发明具有结构紧凑，制造工艺简单、安装方便、精确模拟等优点。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种波形可控造浪池，包括造浪池组件、动力源和控制中心；所述造浪池组件包括水池、二级分流栅、一级分流栅、稳流栅和闸板组件；所述水池内沿进水口向出水口依次安装稳流栅、一级分流栅和二级分流栅；所述一级分流栅和二级分流栅设有闸板组件，用于导通所述一级分流栅和二级分流栅；所述动力源与进水口连通；所述控制中心用于控制闸板组件和动力源。

进一步，所述出水口与二级分流栅之间、一级分流栅与稳流栅之间、稳流栅与进水口之间均设有空腔；在稳流栅与进水口之间的空腔顶端安装排气系统，用于保证空腔内没有气体。

进一步，所述二级分流栅、一级分流栅和稳流栅均为内部阵列分布若干细长流道，任一所述流道的截面形状包括方形或多边形或圆形。

进一步，所述二级分流栅的单个流道截面面积为一级分流栅单个流道截面面积的0.3～1倍；所述稳流栅单个流道截面面积为0.01～0.1倍进水口的截面面积；所述一级分流栅的单个流道截面面积不得大于稳流栅单个流道截面面积的0.5倍。

进一步，所述二级分流栅的长度l为进水口内径的0.5-1倍。

进一步，所述排气系统包括液位感应器、排气阀、真空缓冲罐和真空泵，所述稳流栅与进水口之间的空腔上设有测试管，所述测试管上安装液位感应器，所述测试管上排气阀，所述排气阀依次与真空缓冲罐和真空泵连接；所述排气阀、液位感应器与真空泵分别与控制中心连接。

进一步，所述闸板组件包括闸板、传动装置和电机；所述闸板插入在二级分流栅与一级分流栅之间，所述闸板通过传动装置与电机连接；所述控制中心用于控制电机。

进一步，所述闸板组件包括气动闸板阀门和定位器；所述气动闸板阀门插入在二级分流栅与一级分流栅之间，所述气动闸板阀门通过定位器与气源连接；所述定位器与控制中心连接用于控制气动闸板阀门的开度大小。

进一步，还包括调节阀和流量计；所述动力源与进水口之间安装调节阀和流量计，所述控制中心分别与调节阀和流量计连接，所述控制中心控制闸板和调节阀的开度与进水口的流量变化成正比。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的波形可控造浪池，通过二级分流栅、一级分流栅与稳流栅实现流动的稳定，通过闸板与一级分流栅以及调节阀作用实现不同高程的流体匀速流动。

2.本发明所述的波形可控造浪池，不同于传统的推板作用下的推浪池，可以更精确的通过控制闸板与调节阀的开度来产生与数值模拟波浪模型相同的波浪，为海洋波浪能研究提供支持。

3.本发明所述的波形可控造浪池，具有结构紧凑，制造工艺简单、安装方便、精确模拟等优点。

附图说明

图1为本发明所述的波形可控造浪池。

图2是本发明所述的造浪池组件结构图。

图3是本发明所述的闸板组件结构图。

图中：

1-造浪池组件；2-调节阀；3-流量计；4-动力源；5-控制中心；101-水池；102-二级分流栅；103-定位器；104-一级分流栅；105-稳流栅；106-闸板组件；107-液位感应器；108-排气阀；109-真空缓冲罐；110-真空泵；101b-进水管；101a-出水管；106a-闸板；106b-传动装置；106c-电机。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1和图2所示，本发明所述的波形可控造浪池，包括造浪池组件1、动力源4和控制中心5；所述造浪池组件1包括水池101、二级分流栅102、一级分流栅104、稳流栅105和闸板组件106；所述水池101内沿进水口101b向出水口101a依次安装稳流栅105、一级分流栅104和二级分流栅102；所述一级分流栅104和二级分流栅102设有闸板组件106，用于导通所述一级分流栅104和二级分流栅102；所述动力源4与进水口101b连通；所述控制中心5用于控制闸板组件106和动力源4。

所述出水口101a与二级分流栅102之间、一级分流栅104与稳流栅105之间、稳流栅105与进水口101b之间均设有空腔；在稳流栅105与进水口101b之间的空腔顶端安装排气系统，用于保证空腔内没有气体。所述二级分流栅102、一级分流栅104和稳流栅105均为内部阵列分布若干细长流道，任一所述流道的截面形状包括方形或多边形或圆形。所述稳流栅105单个流道截面面积为0.01～0.1倍进水口101b的截面面积，所述一级分流栅104的单个流道截面面积不得大于稳流栅105单个流道截面面积的0.5倍，否则会影响到装置控制造浪波型的精确性。所述二级分流栅102单个流道截面面积为一级分流栅104单个流道截面面积的0.3～1倍，当所述倍数小于0.3时，流道间的壁面将会造成流道阻塞。当所述倍数大于1时，所述闸板106a与相邻流道共同作用将会造成严重的流动紊乱。所述二级分流栅102的长度l为进水口101b内径的0.5-1倍，以保证稳流作用的同时减小流动损失。

如图2所示，所述排气系统包括液位感应器107、排气阀108、真空缓冲罐109和真空泵110，所述稳流栅105与进水口101b之间的空腔上设有测试管，所述测试管上安装液位感应器107，所述测试管上排气阀108，所述排气阀108依次与真空缓冲罐109和真空泵110连接；所述排气阀108、液位感应器107与真空泵110分别与控制中心5连接。真空泵110的工作可以保证真空缓冲罐109中始终为较低负压，当液位低于液位感应器107时，排气阀108开启，将对于气体排出水池101，当液位重新达到液位感应器107时，排气阀108关闭，这可以保证在工作过程中，闸板106a与进水口101b之间的水池101区域没有气体存在。

如图3所示，所述闸板组件106包括闸板106a、传动装置106b和电机106c；所述闸板106a插入在二级分流栅102与一级分流栅104之间，所述闸板106a通过传动装置106b与电机106c连接；所述控制中心5用于控制电机106c。

所述闸板组件106的另一个实施例：所述闸板组件106包括气动闸板阀门和定位器103；所述气动闸板阀门插入在二级分流栅102与一级分流栅104之间，所述气动闸板阀门通过定位器103与气源连接；所述定位器103与控制中心5连接用于控制气动闸板阀门的开度大小。

所述动力源4与进水口101b之间安装调节阀2和流量计3，所述控制中心5分别与调节阀2和流量计3连接，所述控制中心5控制闸板106a和调节阀2的开度与进水口101b的流量变化成正比。所述定位器103、电机106c、液位感应器107、排气阀108、调节阀2、流量计3和动力源4通过电路与控制中心5相连，通过控制中心5采集数据信号、输出控制信号。所述闸板106a与一级分流栅104共同作用控制波形的形成。当所述闸板106a在传动装置106b与电机106c的控制下向上移动过程中，一级分流栅104的各流道自下而上依次开启。当所述闸板106a在传动装置106b与电机106c的控制下向下移动过程中，一级分流栅104的各流道自上而下依次关闭。所述调节阀2的行程与流量之间存在精确的函数关系，所述函数关系包括但不限于等百分比、线性等，所述闸板106a与一级分流栅104共同作用下，使得所述闸板106a的行程与流量呈线性关系；因此可以根据控制阀的行程可以预测出系统流量的准确值，将所述流量反馈给控制中心5后，控制中心5将通过闸板行程与流量之间的函数关系值计算出闸板的行程，将所述行程值通过控制信号传递给电机106c，进而控制闸板106a的行程。

工作原理为：

本发明的基础原理是通过闸板106a与调节阀2的开度调节来产生流速不变、高程变化的流动，这也是数值模拟中模拟波浪的原理。在具体实施过程中，通过二级分流栅102、一级分流栅104以及稳流栅105来实现流动的稳定，通过流量计3监测系统流量，通过控制中心5计算过流断面与流量的关系输出闸板106a开度信号，接收到信号后，电机106c开始工作，通过驱动传动装置106b来实现闸板106a的上下运动。为保证流动稳定，在稳流栅105与进水口101b之间的空腔顶端依次安装有液位感应器107、排气阀108、真空罐109以及真空泵110，真空泵110的工作可以保证真空罐109中始终为较低负压，当液位低于液位感应器107时，排气阀108开启，将对于气体排出水池101，当液位重新达到液位感应器107时，排气阀108关闭，这可以保证在工作过程中，闸板106a与进水口101b之间的水池101区域没有气体存在。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。