一种研究破碎波浪对圆柱的砰击荷载及压强分布的实验装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112798223A(43)申请公布日2021.05.14(21)申请号202011580174.1(22)申请日2020.12.28(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人高洋洋朱佳慧王立忠(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人万尾甜韩介梅(51)Int.Cl.G01M10/00(2006.01)G01L11/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种研究破碎波浪对圆柱的砰击荷载及压强分布的实验装置(57)摘要本发明公开了一种研究破碎波浪对圆柱的砰击荷载及压强分布的实验装置，包括实验水槽、设于实验水槽底部的斜坡模型、设于实验水槽上的导轨、以及设于导轨上的圆柱结构模型；所述的圆柱结构模型可沿实验水槽的导轨滑动，以实现在不移动斜坡模型的情况下，改变圆柱结构与波浪破碎点的相对位置。所述实验装置能够实现波浪沿着不同坡度传播进而破碎的过程，如果需要改变入射波传播坡度，只需调节迎浪向铝合金型材以及铝合金型材上铺设钢板的总长度；所述实验装置能够测量相同波浪条件下不同位置处的波浪砰击荷载，只需通过调节滑块的位置；所述实验装置能够测量波浪砰击压强沿圆柱体表面的分布，只需在预先留好的螺栓孔上安装压强传感器。CN112798223ACN112798223A权利要求书1/1页1.一种研究破碎波浪对圆柱的砰击荷载及压强分布的实验装置，其特征在于：包括实验水槽、设于实验水槽底部的斜坡模型、设于实验水槽上的导轨、以及设于导轨上的圆柱结构模型；所述的圆柱结构模型可沿实验水槽的导轨滑动，以实现在不移动斜坡模型的情况下，改变圆柱结构与波浪破碎点的相对位置；实验水槽的侧面是透明的；所述的斜坡模型包括不锈钢固定底板、铝合金型材以及不锈钢板，所述不锈钢板通过铝合金型材与不锈钢固定底板固定连接，铝合金型材的长度可调节，用于改变迎浪向坡度与坡高；不锈钢板通过T形螺栓与螺母固定在铝合金型材上；所述的圆柱结构模型包括导轨支架、传感器和圆柱结构，圆柱结构与导轨支架下端连接，实现圆柱结构的悬空布置，测力传感器设于圆柱结构和导轨支架之间，用于测量圆柱结构所受到的波浪荷载；圆柱结构表面设有压强传感器，用于测量破碎波作用于圆柱结构表面的局部砰击压强；所述的圆柱结构模型通过导轨支架与导轨连接。2.根据权利要求1所述的研究破碎波浪对圆柱的砰击荷载及压强分布的实验装置，其特征在于：所述的导轨支架通过滑块与导轨连接，可以沿着水槽滑动。3.根据权利要求2所述的研究破碎波浪对圆柱的砰击荷载及压强分布的实验装置，其特征在于：所述的导轨支架由水平、竖直以及倾斜的铝合金型材组成，水平的铝合金型材构成导轨支架的上平面，上平面与导轨相连，竖直以及倾斜的铝合金型材连接在导轨支架的上平面下方，用以抵消作用在圆柱结构上的骤增荷载，避免圆柱结构产生过大的振动响应。4.根据权利要求3所述的研究破碎波浪对圆柱的砰击荷载及压强分布的实验装置，其特征在于：所示的导轨支架由铝合金型材通过型材连接角件以及螺母和T型螺丝相互连接组成。5.根据权利要求1所述的研究破碎波浪对圆柱的砰击荷载及压强分布的实验装置，其特征在于：在圆柱结构表面预先留有螺纹孔，根据研究位置布置压强传感器，对于无需安装压强传感器的位置安装内六角螺丝，以保证圆柱结构表面完整，从而避免孔洞对流场的影响。6.根据权利要求1所述的研究破碎波浪对圆柱的砰击荷载及压强分布的实验装置，其特征在于：铝合金型材通过型材连接角件与不锈钢固定底板连接，固定于实验水槽底部。7.一种研究破碎波浪对圆柱的砰击荷载及压强分布的实验方法，其特征在于，该方法基于权利要求1‑6任一项所述的装置实现，步骤如下：首先在实验水槽中进行空水槽滤波，使得造波机在实验水槽中造出特定的波形；随后在试验段的水槽底部加入斜坡模型，运用造波机进行造波，波浪在斜坡模型上传播时由于浅水效应，产生破碎现象；通过架设在水槽侧面的高速相机捕捉波浪破碎点的位置；进而将圆柱模型加入实验水槽中，并将其移动至破碎点位置，通过圆柱模型上方的测力传感器以及圆柱模型侧面布置的压强传感器，测量破碎波作用在圆柱模型上的荷载；最终通过分析数据结果，研究波浪在不同坡度上的传播特性、圆柱在不同位置处的受力以及压强分布规律。2CN112798223A说明书1/4页一种研究破碎波浪对圆柱的砰击荷载及压强分布的实验装置技术领域[0001]本发明涉及一种新型破碎波砰击荷载研究实验装置，尤其是研究波浪在不同坡度上的传播特性、圆柱在不同位置处的受力以及压强分布规律的实验装置。背景技术[0002]目前，传统关于海上结构物的破碎波砰击研究主要有理论研究、数值模拟研究以及物理模型实验研究