br>[0018]如图I所示，本实用新型的注气式人工上升流实验平台包括水槽支架1、固定于水槽支架I上的透明水槽2、透明涌升管3、涌升管支架4、注气管道5、注水管道6、磁力栗7、盐水存放水槽支架8、盐水存放水槽9、注气栗IO、气体流量计11、摄像机支架12、高速摄像机13和抱箍14;水槽支架I、透明水槽2、透明涌升管3及涌升管支架4构成实验台主体水槽，用于装载密度分层的盐水和布放涌升管;注气栗10、气体流量计11和注气管道5构成注气系统，用于往涌升管中注气;盐水存放水槽支架8、盐水存放水槽9、注水管道6和磁力栗7构成盐水加注系统，用于向透明水槽内加注盐水;摄像机支架12和高速摄像机13构成平台的实验拍摄系统，用于记录实验过程；
[0019]涌升管支架4置于透明水槽2内，透明涌升管3通过抱箍14竖直固定在涌升管支架4上，透明涌升管3管壁上设有开孔，注气管道5—端从该开孔插入透明涌升管3内，另一端经固定于透明水槽2外壁上的气体流量计11后与注气栗10相连，透明水槽2的底部设有开孔，通过注水管道6连接磁力栗7的出口，盐水存放水槽9的底部也设有开孔，同样通过注水管道6连接磁力栗7的进口，高速摄像机13置于摄像机支架12上，且位于透明水槽2任一侧壁的正前方，镜头对准涌升管管口区域。
[0020]透明水槽可以采用有机玻璃制成，与传统的玻璃相比不易碎裂，同时保证了高透明度;水槽支架可以用普通碳素钢制成，将透明水槽固定保护起来，使得透明水槽底部有一定强度，方便人员进入作业；涌升管支架可以采用304不锈钢制成，它要浸没于盐水当中固定透明涌升管，需要较高的耐腐蚀性能；该涌升管支架使用一个抱箍来固定透明涌升管，可以根据实验需要上下调节涌升管在整个透明水槽中的高度;透明涌升管同样可以采用有机玻璃制成，保证高透明度和不易碎裂。
[0021]注气管道伸入透明涌升管的一端可以根据实验情况的不同采用多种结构来改变其注气方式，比如封死注气管道的端部，在其近端部密集打孔，形成单点注气的方式;或者一端封堵，再将其环绕涌升管内壁一周，圆环壁上开设小孔，形成圆环式的注气方式;等等，通过实验获得最佳的注气方式;注气栗可以采用低噪音的离心注气栗，因为对于注气压力的要求不高，并且低噪音更适合实验室使用;气体流量计可以采用玻璃转子流量计，安装于主体水槽支架的边壁上，方便调节和控制;注气管道可以采用PU管，耐衰老，阻尼性能好，内壁光滑，对内部流动的气体阻力小。
[0022]盐水存放水槽9可以采用PE材质的白色半透明塑料制成。
[0023]使用时，首先根据实验需要进入实验台主体水槽中调整好涌升管支架4的位置，并且通过涌升管支架4的抱箍14调整透明涌升管3的高度，直到符合实验需求。然后连入注气管道5，调节气体流量计11的注气量，使其达到实验所需的注气速率。根据实验需要，将配置好的盐水加入到盐水存放水槽9中，先加密度小的（也可以先加入淡水），此时不需要加入示踪剂。打开磁力栗7，盐水存放水槽9中的盐水或者淡水先注入到透明水槽2中，直到达到实验所需的低密度盐水或者淡水的高度。此时将配置好的高密度盐水，并且带有示踪剂染料，加入到盐水存放水槽9中，通过磁力栗7，调节其注入速率，使得高密度的带有示踪剂的盐水从透明水槽2底部缓慢注入，避免了和上层低密度盐水或者淡水的大面积掺混，仅在交界面处有些许掺混。当透明水槽2中注入好分层的盐水后，此时调节高速摄像机13和摄像机支架12，根据需要将摄像机镜头的高度和焦距调好，确定好要观测的区域，并且使得摄像机镜头垂直于实验台主体水槽的正面。使摄像机开始拍摄，同时放一块标定板于透明水槽2的正面，让摄像机拍一两秒钟。该标定板是图像处理的参照。拿开标定板，打开注气栗，此时高密度的带有示踪剂的盐水会顺着涌升管被带上来，摄像机将记录下整个过程。
【主权项】
1.一种注气式人工上升流实验平台，其特征在于，包括水槽支架（I)、固定于水槽支架(I)上的透明水槽(2)、透明涌升管(3)、涌升管支架(4)、注气管道(5)、注水管道(6)、磁力栗(7)、盐水存放水槽支架(8)、盐水存放水槽(9)、注气栗（IO)、气体流量计（11)、摄像机支架(12)、高速摄像机(13)和固定透明涌升管(3)的抱箍(14);涌升管支架(4)置于透明水槽(2)内，透明涌升管(3)通过抱箍(14)竖直固定在涌升管支架(4)上，透明涌升管(3)管壁上设有开孔，注气管道(5)—端从该开孔插入透明涌升管(3)内，另一端经固定于透明水槽(2)外壁上的气体流量计（11)后与注气栗（10)相连，透明水槽(2)的底部设有开孔，通过注水管道(6)连接磁力栗(7)的出口，盐水存放水槽(9)的底部也设有开孔，同样通过注水管道(6)连接磁力栗(7)的进口，高速摄像机（13)置于摄像机支架（12)上，且位于透明水槽(2)任一侧壁的正前方，镜头对准涌升管管口区域。
【专利摘要】本实用新型公开了一种注气式人工上升流实验平台，包括水槽支架、透明水槽、透明涌升管、涌升管支架、注气泵、气体流量计、注气管道、盐水存放水槽、磁力泵和高速摄像机；水槽支架、透明水槽、透明涌升管及涌升管支架构成实验台主体水槽，用于装载密度分层的盐水和布放涌升管；注气泵、气体流量计和注气管道构成注气系统，用于往涌升管中注气；盐水存放水槽和磁力泵构成盐水加注系统，用于向透明水槽内加注盐水；高速摄像机构成平台的实验拍摄系统，用于记录上升流的过程。该实验平台能在实验室中对注气式人工上升流进行较好地模拟、仿真等研究，相比湖试和海试节约了成本，同时也可以作为教学演示实验平台。
【IPC分类】G01M10/00
【公开号】CN205157161
【申请号】CN201520814960
【发明人】黄豪彩, 革文科, 张世豪, 李丹华, 孙科
【申请人】浙江大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年10月20日