一种模拟湖泊波浪扰动的实验装置及实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟湖泊波浪扰动的实验装置及实验方法，属于水环境实验领域。针对现有技术中存在的实验装置环境不统一，组装复杂，操作繁琐的问题，本发明专利技术提供了一种模拟湖泊波浪扰动的实验装置及实验方法。包括实验台底座，实验台底座外围设置有支架，支架设置在实验台底座四周以及上方，实验台底座上设置有样品培养池，扰动装置设置在支架上，并穿过支架伸入样品培养池。电动机转动圆周运动，使支杆的上下直线的周期性运动，通过电动机上的调频器作用，使电机的转速相同，让左右的支杆运动呈现不同的直线运动，通过机械能转化为势能，模拟出湖泊波浪不规则的三度波，它可以实现模拟环境逼真，装置简单，操作方便。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟湖泊波浪扰动的实验装置及实验方法
本专利技术涉及水环境实验领域，更具体地说，涉及一种模拟湖泊波浪扰动的实验装置及实验方法。
技术介绍
海面波浪是沿着水和空气之间的分界面传播的波浪，恢复力由重力提供，因此它们常常被称为表面重力波浪。深水中的波浪一般具有不变的波长。当波浪与海底相互作用时，它开始“变浅”。典型地，这发生在深度变成比波浪的波长的一半还浅、波长变短并且波幅增大时。当波幅增大时，由于波浪的波峰移动得比波谷快，所以波浪可能变得不稳定。当波幅是水深度的大约80％时，波浪开始“破碎”并且我们进行冲浪。这个上升和破碎过程取决于海滩的倾角和轮廓、波浪接近海滩的角度、水深和接近海滩的深水波浪的特性。通过对底部地形的改变，这些波浪的折射和聚焦是可能的。海浪一般有五个阶段：产生；传播，浅化，破碎，和衰减。一般而言，波浪可以表现出导致四种主要碎浪类型之一的特征：溢出，卷入，崩溃；和涌浪，各种系统和技术试图在人造环境中复制海浪。这些系统中的一些包括引导快速运动的、相对浅的一片水撞击造型成波形的固体以产生可以乘的但实际上并非波浪的水效果。其他系统利用线性致动的桨、液压或气动的水闸或仅仅利用大的受控的水喷射来产生实际的波浪。然而，所有这些系统在将能量转变成“波浪”方面都是效率低的，由于各种原因和缺点，这些系统中还没有一个接近产生这样的波浪，该波浪复制被找寻以便乘上的最令人满意的波浪的所需尺寸、波形、速度和破碎，所述波浪即进入下降的浅水、破碎成管状的波浪，该波浪具有相对长的持续时间和足够冲浪者进行动作的面。现代试验中需要对异位培养样品时，要求对采样点真实环境进行模拟，如底泥的异位培养，性质测试试验中，需要真实模拟湖波作用下的大气复氧的环境，是底泥性质的重要影响之一。因此对实验装置进行波浪模拟是试验所需要的。经检索，专利号ZL201410171156.6，公开日2014年8月13日，公开了一种波浪与湖流共同作用下模拟底泥侵蚀和传输特征的水槽装置，包括引浪通道和波浪试验水池，引浪通道将波浪引进并通过引浪通道引进的波浪形成波浪试验水池，引浪通道内设有能制造人工波浪的造波摆，造波摆底部设有摆动轴，造波摆套在摆动轴上，两者紧密贴合，能左右摆动形成人工波浪。本专利技术达到不用建立大规模实验室实现造波实验的目的，可调节配重的造波摆设计可随意调整造波摆配重来使其固有频率发生变化，从而根据需要制造不同频率和振幅的波浪。次是利用电能转化为机械能，形成推流，在水槽内形成波浪，这样易于得到底泥侵蚀和传输特征的实验结果，但此专利组装复杂，操作繁琐，这种实验装置并不能模拟出湖波的不规则三度波的现象。再次进行检索，专利号ZL201420208166.8，公开日2017年10月22日，公开了一种无能耗的制造波浪装置，专利技术人为许雪峰等人。包括引浪通道和波浪试验水池，引浪通道将波浪引进并通过引浪通道引进的波浪形成波浪试验水池，引浪通道内设有能制造人工波浪的造波摆，造波摆底部设有摆动轴，造波摆套在摆动轴上，两者紧密贴合，能左右摆动形成人工波浪。本专利技术达到不用建立大规模实验室实现造波实验的目的，可调节配重的造波摆设计可随意调整造波摆配重来使其固有频率发生变化，从而根据需要制造不同频率和振幅的波浪。主要特点是无需外施能量，此专利巧妙地利用海浪推流作用，通过钟摆式造波摆装置，将海浪引入大型的水槽内，实现波浪的推流情况，但这种实验装置适用于大型波浪的试验器中，且其实验装置的摆放位置必须靠海，其实比较适用于航海模型一类试验中。
技术实现思路
1.要解决的技术问题针对现有技术中存在的实验装置环境不统一，组装复杂，操作繁琐的问题，本专利技术提供了一种模拟湖泊波浪扰动的实验装置及实验方法。它可以实现模拟环境逼真，装置简单，操作方便。2.技术方案本专利技术的目的通过以下技术方案实现。一种模拟湖泊波浪扰动的实验装置，包括实验台底座，实验台底座外围设置有支架，支架设置在实验台底座四周以及上方，实验台底座上设置有样品培养池，扰动装置设置在支架上，并穿过支架伸入样品培养池。更进一步的，所述的扰动装置包括设置在支架上方的两套动力传动装置，动力传动装置包括电动机，电动机通过动力连接点活动连接短连杆，短连杆活动连接长连杆，长连杆活动连接支杆，动力传动装置底部设置有上下导向的轨道，支杆沿轨道上下运动，支杆底部连接有垂直于支杆设置的平板。更进一步的，所述的短连杆通过螺栓活动连接长连杆，长连杆通过螺栓活动连接支杆。活动连接，通过短连杆转动驱动长连杆。更进一步的，长连杆所述的轨道为橡胶制轨道。橡胶制的轨道可以平滑稳定的对支杆进行导向，安静，稳定。更进一步的，支杆所述的电动机上设置有调频器。可以方便对电动机进行调整，保证所需的电动机频率。更进一步的，支杆样品培养池内设置有灯管组。有效保证了实验所需的光照环境。更进一步的，所述的样品培养池内设置有恒温加热装置。保证了实验所需的温度环境，实验更加精确。更进一步的，恒温加热装置包括外部设置的密闭层，密闭层内部设置有电源，电源连接电阻加热铁线圈，密闭层内部充满2-甲基丁烷。恒温加热装置独立，且密封，安全性好，温度稳定。一种模拟湖泊波浪扰动的实验装置的实验方法，其步骤如下：A、搭建权利要求上述任一所述的实验装置；B、调整电动机转动，使得一侧平板在顶部，一侧平板在底部；C、调试两个电动机上的调频器，使得电动机转动速率相同；D、同时开启电动机，电动机驱动两个平板上下交替运动，在样品培养池中形成不规则的三度波。更进一步的，对恒温加热装置进行加热，保持样品培养池温度在27.8℃；和/或开启灯管组。本方案模拟风浪扰动装置的机理是将电动机转动圆周运动，通过曲柄连杆装置，使螺栓连接的支杆呈现出上下直线的周期性运动。通过调试电动机上的调频器，使电机的转动速率相同，但要保证左右的支杆运动起始点不同，这样造波装置表现的情况，即当一边支杆到达样品培养池中，机械能转化为湖泊波浪的势能，制造出湖泊波浪，然后支杆提升，此时另一边的支杆到达样品培养池，制造出波浪，当不同周期的波浪相遇，会模拟出湖泊风浪扰动作用，形成不规则的三度波，在这样的实验环境下，通过一段时间的异位培养湖泊底泥，且有效控制变量，方便实验者进行下一步探索研究工作，提高实验结果的真实度。另外，为了控制变量光照强度和温度，在装置中增加可控光照强度灯管组，光照在1000-4000LX和恒温加热装置，27.8摄氏度。3.有益效果相比于现有技术，本专利技术的优点在于：(1)本实验装置通过曲柄连杆式的造波装置，会模拟浅水湖泊的风浪扰动。且由于有左右两个支杆的作用，会形成不规则三度波，能真实模拟出湖面波浪。相比于传统的柱状原位培养装置，达到有效地模拟出湖泊环境中风浪扰动的真实情况，这样方便实验者在实验室中开展实验，得出实验结论；(2)本方案使用动力连接点活动连接连杆，来进行上下运动，通过上下运动形成对应的水底扰动，在水中形成所需波浪；(3)本方案在支杆导向的方向，使用了橡胶制的轨道可以平滑稳定的对支杆进行导向，安静，稳定；(4)支杆所述的电动机上设置有调频器。可以方便对电动机进行调整，保证所需的电动机频率，方便快捷控制电动机进行调整；(5)支杆样品培养池内设置有灯管组。有效保证了实验所需的光照环境，可以控制试验过程中的光照强度因素，有效控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟湖泊波浪扰动的实验装置，其特征在于：包括实验台底座(5)，实验台底座(5)外围设置有支架(2)，支架(2)设置在实验台底座(5)四周以及上方，实验台底座(5)上设置有样品培养池(3)，扰动装置设置在支架(2)上，并穿过支架(2)伸入样品培养池(3)。

【技术特征摘要】
1.一种模拟湖泊波浪扰动的实验装置，其特征在于：包括实验台底座(5)，实验台底座(5)外围设置有支架(2)，支架(2)设置在实验台底座(5)四周以及上方，实验台底座(5)上设置有样品培养池(3)，扰动装置设置在支架(2)上，并穿过支架(2)伸入样品培养池(3)。2.根据权利要求1所述的一种模拟湖泊波浪扰动的实验装置，其特征在于：所述的扰动装置包括设置在支架(2)上方的两套动力传动装置(1)，动力传动装置(1)包括电动机(12)，电动机(12)通过动力连接点(8)活动连接短连杆，短连杆活动连接长连杆，长连杆活动连接支杆(4)，动力传动装置(1)底部设置有上下导向的轨道(10)，支杆(4)沿轨道(10)上下运动，支杆(4)底部连接有垂直于支杆(4)设置的平板(11)。3.根据权利要求2所述的一种模拟湖泊波浪扰动的实验装置，其特征在于：所述的短连杆通过螺栓(9)活动连接长连杆，长连杆通过螺栓(9)活动连接支杆(4)。4.根据权利要求2所述的一种模拟湖泊波浪扰动的实验装置，其特征在于：所述的轨道(10)为橡胶制轨道。5.根据权利要求2所述的一种模拟湖泊波浪扰动的实验装置，其特征在于：所述的电动机(12)上设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔明，张毅敏，孟瑞华，汪龙眠，彭福全，巫丹，杨飞，
申请(专利权)人：环境保护部南京环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32