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潮汐发生装置

2020-04-09 21:00

模拟天然潮汐现象模型试验装置的设备。在近岸带和河口地区的物理模型试验中,凡研究与潮流有关的现象时,都可采用潮汐发生装置在模型的边界处模拟天然的潮汐水位变化和潮流变化过程。

在模型中产生潮汐的方法有多种,但基本上都是一个闭环伺服控制系统。以控制潮汐水位变化为例(图1)。给定值与模型中控制点实测的水位值比较,其误差信号经调节和功率放大后,驱动伺服电机,再经变速箱带动生潮设备中的执行机构,使模型中的水位改变到与给定值一致,使误差信号趋于零。给定值按所要求的潮型随时间改变,模型中也就产生潮汐的涨落。测速电机用于产生速度负反馈以改善控制性能。

图1 潮汐发生装置原理框图

常用的控制潮汐水位变化的生潮设备有气压式潮水箱和控制尾门。

鼓风机向潮水箱送入压缩空气(图2),由伺服电机带动的蝶阀控制潮水箱中的气压。蝶阀关小,气压上升,潮水箱中的水被压出使模型中水位上升。反之则下降。

图2 控制潮汐的尾门

水泵将水池中的水抽入模型(图3),伺服电机经变速箱控制尾门的开启度,将多余的水排出。尾门开大排出水量多,模型中水位下降形成落潮。反之则水位上升形成涨潮。

图3 气压式潮水箱

当模型中两个相对边界处的水位差很小时,或要在模型中产生旋转流等有特殊要求的潮流时,常采用控制潮流的生潮设备。其基本原理与上述相似,即用流量计代替水位计以检测进出模型的流量,而生潮设备的执行机构可以是管道阀门,控制阀门的开启度以改变进出流量的大小,使之符合给定的要求。亦可用变速电机驱动的可逆水泵作为执行机构,由电机转速和方向直接控制潮流量的大小和方向。用流量控制的办法可方便地将一个边界分成若干段,并分别进行流量控制,使边界处的流态与天然状态更相似。

潮汐发生装置现都用电脑控制。给定值的计算、水位或流量的数据采集、二者的比较、调节计算等都由电脑承担。

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