一种内波实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及内波制造技术领域，具体涉及一种内波实验装置，包括槽体，槽体内设置第一滚筒和第二滚筒，第一滚筒与第二滚筒间隔一定距离，第一滚筒位于第二滚筒的正上方；第一滚筒位于密度跃层上方，第二滚筒位于密度跃层的下方；第一滚筒和第二滚筒沿相同方向旋转。本发明专利技术在槽体内部设置上下间隔的两个滚筒，两个滚筒位于密度跃层两侧，两个滚筒的旋转方向形同，由于滚筒的旋转带动密度跃层两侧水流沿相反方向冲击，进而达到制造内波的目的，密度跃层受到的冲击较小，不足以导致两层液体迅速混合。并且可以模拟自然现象，实验效果明显；并在槽体内设置多孔介质区和网格承托板，使得水体动能得以分散，使分层界面清晰，观察效果好。观察效果好。观察效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种内波实验装置


[0001]本专利技术涉及内波制造
，具体涉及一种内波实验装置。

技术介绍

[0002]分层流主要是指可以相混的两个密度不同的液体混合后出现分层，并在交界面产生相对运动的现象。两种液体在交界面相对运动时，不会发生全局性的掺混，这种水体分层现象在自然界和实际工程的水流中经常会发生，例如海洋、湖泊及水库等大体积水域中的水体受到阳光照射而形成的温度差，使上层水域与下层水域的水体温度不一样，会引起分层流现象。而在海洋中的分层流中具有一种重要的海水运动，即内波，内波是转移大中尺度运动能量的重要环节，也是引起海水混合、形成细微结构的重要原因。它将海洋上层能量传至深层，也将深处较冷的海水连同其中的营养物质带到较暖的浅层，从而促进生物的生长。内波导致的等密度面的波动，使声速的方向和大小都发生脉动,因而极大地影响着声呐的功能,故有利于潜艇的隐蔽而使监听遇到困难。因此，研究分层流中的内波运动对海洋工程有着十分重要的作用。
[0003]为了研究内波现象，方便实验或教学，需要设计一种能够制造分层流现象和内波运动的实验装置。专利CN110827628A公开了一种供排一体分层流实验装置，属于教学用具
，包括槽体(1)、储水区一(2)、储水区二(3)和储水区三(4)，在储水区一(2)和槽体(1)之间设置输水管一(21)，在储水区二(3)和槽体(1)之间设置输水管二(31)，在槽体(1)底部设置进水装置和排水装置，在槽体(1)下层设置有溢水区(11)，在溢水区(11)上方设置含有介质的多孔介质区(12)，在多孔介质区(12)上方设置实验观察区(13)，本专利技术可以使下部水流平稳流入到槽体(1)内，分层流界面清晰，观察效果好，结构简单，现象明显，方便操作。但是该实验装置仅能够实现分层流现象的观察，不能制造内波。
[0004]专利CN206685004U公开了一种内波教学演示装置，包括推波装置箱、造波池、注水池、电动转轮、连杆、直杆、空心杆、推波板、固定隔板、可取隔板、窄缝及密封条；电动转轮设在推波装置箱内，连杆设在上端转轮上，连杆连套在空心杆中的直杆，直杆连推波板，推波板位于造波池中；固定隔板设在推波装置箱与造波池之间，可取隔板设在注水池与造波池之间，窄缝设在可取隔板中，密封条设在窄缝外。该装置结构简单，使用方便，通过注水池池壁缝隙能更方便快捷地在造波池制成分层液体，为内波的产生提供条件；同时可采用推波板制造干扰，以及不同密度水混合制造干扰两种方式对分层液体产生干扰，制造内波；具有在教学演示中简便易做，更形象展示内波的优点。但是该装置中推波板的前后运动使得密度不同的两种液体迅速混合，导致内波运动快速消失，使用不方便。
[0005]综上所述，亟需提供一种内波实验装置，能够稳定的制造内波，便于观察内波运动。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供一种内波实验装置。
[0007]为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种内波实验装置，包括槽体，所述槽体内设置第一滚筒和第二滚筒，所述第一滚筒与所述第二滚筒间隔一定距离，所述第一滚筒位于所述第二滚筒的正上方；第一滚筒位于分层流的密度跃层上方，所述第二滚筒位于分层流的密度跃层的下方；所述第一滚筒和所述第二滚筒沿相同方向旋转。
[0009]进一步地，所述第一滚筒的轮缘最下端距离所述密度跃层的距离为45
‑
55mm；所述第二滚筒的轮缘最上端距离所述密度跃层的距离为45
‑
55mm。
[0010]进一步地，所述第一滚筒的线速度u1为：
[0011][0012]所述第二滚筒的线速度u1为：
[0013][0014]其中，h1为上层液体层厚度，h2为下层液体层厚度；
[0015]其中η为波面函数，表达式为：
[0016][0017][0018][0019][0020][0021]其中，α为内波振幅，x为以第一滚筒或第二滚筒的位置为原点，沿内波在密度跃层传播方向的横向位置；t为时间，h
c
为临界水深，h
c
＝(h1+h2)/2；H为液体总水深，H＝h1+h2；ρ1为上层液体的密度，ρ2为下层液体的密度；g为重力加速度，h
‑
＝h2‑
h
c
。
[0022]进一步地，所述槽体内还设置直角三角形的消波装置，所述消波装置的一个直角边紧贴于所述槽体的右侧壁内壁上，所述消波装置的斜边与所述密度跃层接触。
[0023]更进一步地，所述消波装置为人工海绵层。
[0024]更进一步地，所述消波装置包括镂空的网格骨架，所述骨架内部填充人造绿植。
[0025]进一步地，所述槽体的后侧壁内侧设置第一支板，所述第一支板上设置上固定板和下固定板；所述槽体的前侧壁外侧设置第二支板，所述上固定板和所述第二支板之间设置第一滚轴，所述下固定板和所述第二支板之间设置第二滚轴；所述第一滚轴上穿设固定所述第一滚筒，所述第二滚轴上穿设固定所述第二滚筒；所述第一滚轴和所述第二滚轴均延伸至所述第二支板外侧，所述第一滚轴的伸出端设置第一带轮，所述第二滚轴的伸出端设置第二带轮，所述槽体一侧设置电机，所述电机的电机轴上设置主动带轮，所述主动带轮驱动所述第一带轮和所述第二带轮旋转。
[0026]更进一步地，所述第一支板上设置条型槽，所述上固定板和所述下固定板均通过所述条型槽固定于所述第一支板上；所述槽体对应所述第二支板的位置设置开口，所述第二支板上设置腰孔，所述第二支板通过所述腰孔固定在所述槽体上。
[0027]更进一步地，所述第一滚筒内部设置空腔，所述第二滚筒内部设置空腔。
[0028]进一步地，所述内波实验装置还包括用于存储水体一的第一储水区、用于存储水体二的第二储水区和排水装置，在第一储水区和槽体之间设置第一输水管，所述第一输水管上设置第一阀门；在第二储水区和槽体之间设置第二输水管，所述第二输水管上设置第二阀门；所述第一输水管上设置若干第一出水管，所述第一出水管位于所述槽体上方，所述第一出水管的出水口延伸至所述槽体内部；所述第二输水管上设置若干第二出水管，所述第二出水管位于所述槽体下方，所述第二出水管的出水口延伸至所述槽体内部；
[0029]所述排水装置设置于所述槽体底部，所述排水装置包括排水管和第三储水区，所述排水管上设置第三阀门和水泵；
[0030]所述槽体的下层为溢水区，所述溢水区上方设置含有介质的多孔介质区，所述多孔介质区上方设置实验观察区。
[0031]更进一步地，所述多孔介质区设置为3
‑
6层，每一层多孔介质区底部均设置网格承托板，所述网格承托板上设置上下贯通的通孔，位于下层的网格承托板的通孔直径大于上一层网格承托板的通孔直径；位于下层的网格承托板的通孔直径大于上方的多孔介质区的介质直径。
[0032]更进一步地，位于底层的网格承托板的通孔的直径为20
‑
35mm，位于顶层的网格承托板的通孔的直径为3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内波实验装置，包括槽体，其特征在于：所述槽体内设置第一滚筒和第二滚筒，所述第一滚筒与所述第二滚筒间隔一定距离，所述第一滚筒位于所述第二滚筒的正上方；第一滚筒位于分层流的密度跃层上方，所述第二滚筒位于分层流的密度跃层的下方；所述第一滚筒和所述第二滚筒沿相同方向旋转。2.根据权利要求1所述的内波实验装置，其特征在于：所述第一滚筒的轮缘最下端距离所述密度跃层的距离为45
‑
55mm；所述第二滚筒的轮缘最上端距离所述密度跃层的距离为45
‑
55mm。3.根据权利要求1所述的内波实验装置，其特征在于：所述第一滚筒的线速度u1为：所述第二滚筒的线速度u1为：其中，h1为上层液体层厚度，h2为下层液体层厚度；其中η为波面函数，表达式为：其中η为波面函数，表达式为：其中η为波面函数，表达式为：其中η为波面函数，表达式为：其中η为波面函数，表达式为：其中，α为内波振幅，x为以第一滚筒或第二滚筒的位置为原点，沿内波在密度跃层传播方向的横向位置；t为时间，h
c
为临界水深，h
c
＝(h1+h2)/2；H为液体总水深，H＝h1+h2；ρ1为上层液体的密度，ρ2为下层液体的密度；g为重力加速度，h
‑
＝h2‑
h
c
。4.根据权利要求1所述的内波实验装置，其特征在于：所述槽体内还设置直角三角形的消波装置，所述消波装置的一个直角边紧贴于所述槽体的右侧壁内壁上，所述消波装置的斜边与所述密度跃层接触。5.根据权利要求4所述的内波实验装置，其特征在于：所述消波装置包括镂空的网格骨架，所述骨架内部填充人造绿植。6.根据权利要求1所述的内波实验装置，其特征在于：所述槽体的后侧壁内侧设置第一支板，所述第一支板上设置上固定板和下固定板；所述槽体的前侧壁外侧设置第二支板，所述上固定板和所述第二支板之间设置第一滚轴，所述下固定板和所述第二支板之间设置第二滚轴；所述第一滚轴上穿设固定所述第一滚筒，所述第二滚轴上穿设固定所述第二滚筒；所述第一滚轴和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春凌，李佳佳，
申请(专利权)人：台州学院，
类型：发明
国别省市：