一种漂浮式桩基础涡流形态模拟试验装置

1.本实用新型涉及实验模拟领域，特别涉及一种漂浮式桩基础涡流形态模拟试验装置。


背景技术：

2.随着海上风电的发展，风机的桩基础的应用越来越多，桩基的可靠性和稳定性对风机的安全运行具有重要意义。与陆地桩基相比，海洋桩基的稳定性和可靠性分析需要重点考虑海水和波浪的冲刷作用，尤其需要针对海水流动与桩基础“流-固耦合”的物理过程展开分析。涡流是流体与桩基耦合的重要流体结构，其流态观测对研究海水与桩基流固耦合的物理过程非常重要。
3.漂浮式桩基础是常见的深海桩基础结构，其结构形式与常规的单桩桩基形式相比更为复杂，因此，寻求一种专门针对漂浮式桩基础涡流形态的检测装置，有利于全面的了解漂浮式桩基础与水体的耦合的理论机理，并对漂浮式桩基础的安全运行具有重要意义。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种漂浮式桩基础涡流形态模拟试验装置，以解决缺乏漂浮式桩基础涡流形态模拟装置的问题。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种漂浮式桩基础涡流形态模拟试验装置，包括透明水槽、第一激光发射机构、第二激光发射机构、第一高速相机和第二高速相机；所述透明水槽设有支撑脚、进水管和出水管，多根所述支撑脚设于所述透明水槽的底部，所述进水管和所述出水管均与所述透明水槽内部连接导通，所述进水管与所述透明水槽连接处设有进水开关，所述进水开关用于控制所述进水管的通闭，所述出水管与所述透明水槽连接处设有出水开关，所述出水开关用于控制所述出水管的通闭；所述第一激光发射机构的照射方向对准所述透明水槽的底面；所述第二激光发射机构的照射方向对准所述透明水槽的侧面；所述第一高速相机的拍摄方向对准所述透明水槽的底面；所述第二高速相机的拍摄方向对准所述透明水槽的侧面。
6.在其中一个实施例中，所述第一激光发射机构包括第一支架、以及设于所述第一支架上的第一激光发射器、第一聚光凸透镜、反光镜和第一三角透镜；所述第一激光发射器用于发射激光穿过所述第一聚光凸透镜，所述第一聚光凸透镜用于将所述激光转射至所述反光镜，所述反光镜用于将所述激光反射至所述第一三角透镜，所述第一三角透镜用于将所述激光照射至所述透明水槽的底面。
7.在其中一个实施例中，所述第一聚光凸透镜的焦距为45mm～55mm，所述第一三角透镜的扩散角度为60
°
～90
°
。
8.在其中一个实施例中，所述第一支架底部设有多个第一脚轮。
9.在其中一个实施例中，所述第二激光发射机构包括第二支架、以及设于所述第二支架上的第二激光发射器、第二聚光凸透镜和第二三角透镜；所述第二激光发射器用于发
射激光穿过所述第二聚光凸透镜，所述第二聚光凸透镜用于将激光转射至所述第二三角透镜，所述第二三角透镜用于将激光照射至所述透明水槽的侧面。
10.在其中一个实施例中，所述第二聚光凸透镜的焦距为45mm～55mm，所述第二三角透镜的扩散角度为60
°
～90
°
。
11.在其中一个实施例中，所述第二支架底部设有多个第二脚轮。
12.在其中一个实施例中，所述第一高速相机和所述第二高速相机的拍摄频率至少为400fps。
13.本实用新型的有益效果如下：
14.在进行应用时，可在透明水槽内注水，然后将漂浮式桩放置于水槽内，由于所述第一激光发射机构的照射方向对准所述透明水槽的底面，所述第二激光发射机构的照射方向对准所述透明水槽的侧面，所述第一高速相机的拍摄方向对准所述透明水槽的底面，所述第二高速相机的拍摄方向对准所述透明水槽的侧面，所以能够确保激光能够对透明水槽实现全面照射，并能通过第一高速摄像机和第二高速摄像机实现实验过程的全面拍摄，从而切实解决了缺乏漂浮式桩基础涡流形态模拟装置的问题。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本实用新型漂浮式桩基础涡流形态模拟试验装置实施例提供的侧视结构示意图；
17.图2是图1的俯视结构示意图；
18.图3是图1的第一激光发射机构结构示意图；
19.图4是图1的第二激光发射机构结构示意图。
20.附图标记如下：
21.10、透明水槽；11、支撑脚；12、进水管；13、出水管；14、进水开关；15、出水开关；
22.20、第一激光发射机构；21、第一支架；22、第一激光发射器；23、第一聚光凸透镜；24、反光镜；25、第一三角透镜；26、第一脚轮；
23.30、第二激光发射机构；31、第二支架；32、第二激光发射器；33、第二聚光凸透镜；34、第二三角透镜；35、第二脚轮；
24.40、第一高速相机；
25.50、第二高速相机；
26.60、漂浮式桩。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
28.本实用新型提供了一种漂浮式桩基础涡流形态模拟试验装置，其实施例如图1至
图4所示，包括透明水槽10、第一激光发射机构20、第二激光发射机构30、第一高速相机40和第二高速相机50；透明水槽10设有支撑脚11、进水管12和出水管13，多根支撑脚11设于透明水槽10的底部，进水管12和出水管13均与透明水槽10内部连接导通，进水管12与透明水槽10连接处设有进水开关14，进水开关14用于控制进水管12的通闭，出水管13与透明水槽10连接处设有出水开关15，出水开关15用于控制出水管13的通闭；第一激光发射机构20的照射方向对准透明水槽10的底面；第二激光发射机构30的照射方向对准透明水槽10的侧面；第一高速相机40的拍摄方向对准透明水槽10的底面；第二高速相机50的拍摄方向对准透明水槽10的侧面。
29.在进行应用时，可在透明水槽10内注水，然后将漂浮式桩60放置于透明水槽10内，第一激光发射机构20和第二激光发射机构30用于产生激光照射透明水槽10，第一高速相机40和第二高速相机50用于拍摄实验过程，日后对拍摄的对容进行分析，便可实现漂浮式桩60的基础涡流形态模拟，切实解决了缺乏漂浮式桩60基础涡流形态模拟装置的问题。
30.如图1和图3所示，第一激光发射机构20包括第一支架21、以及设于第一支架21上的第一激光发射器22、第一聚光凸透镜23、反光镜24和第一三角透镜25；第一激光发射器22用于发射激光穿过第一聚光凸透镜23，第一聚光凸透镜23用于将激光转射至反光镜24，反光镜24用于将激光反射至第一三角透镜25，第一三角透镜25用于将激光照射至透明水槽10的底面。
31.在进行应用时，第一激光发射器22发射激光穿过第一聚光凸透镜23，然后激光将照射至反光镜24进行反射，激光将反射至第一三角透镜25实现扩散照射，从而实现对透明水槽10底面的全面照射。
32.其中，为达到较佳的照射效果，此实施例优选设置第一聚光凸透镜23的焦距为45mm～55mm，第一三角透镜25的扩散角度为60
°
～90
°
。
33.另外，为实现照射效果的调节，此实施例还在第一支架21底部设有多个第一脚轮26，以便实现第一激光发射机构20的移动控制。
34.如图1和图4所示，第二激光发射机构30包括第二支架31、以及设于第二支架31上的第二激光发射器32、第二聚光凸透镜33和第二三角透镜34；第二激光发射器32用于发射激光穿过第二聚光凸透镜33，第二聚光凸透镜33用于将激光转射至第二三角透镜34，第二三角透镜34用于将激光照射至透明水槽10的侧面。
35.在进行应用时，第二激光发射器32发射激光穿过第二聚光凸透镜33，然后激光将照射至第二三角透镜34实现扩散照射，从而实现对透明水槽10水平方向的全面照射。
36.其中，为达到较佳的照射效果，此实施例优选设置第二聚光凸透镜33的焦距为45mm～55mm，第二三角透镜34的扩散角度为60
°
～90
°
。
37.另外，为实现照射效果的调节，此实施例还在第二支架31底部设有多个第二脚轮35，以便实现第二激光发射机构30的移动控制。
38.更进一步的，为确保拍摄质量，此实施例优选设置第一高速相机40和第二高速相机50的拍摄频率至少为400fps。
39.以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。