沿岸流实验水流循环装置研究

摘要

沿岸流是比较重要的近岸水动力因素之一，对近岸泥沙输移运动、污染物扩散等问题有重要影响。目前沿岸流室内物理模型试验开展的最大困难在于水体循环的处理。本研究针对大连理工大学海岸及近海工程国家重点实验室的实验条件，提出和设计了一个结构简单，易于安装拆卸的主动式沿岸流实验水流循环系统。主要做了以下几个方面的工作:
　　(1)分析荷兰代尔夫特理工大学和美国陆军工程研究开发中心海岸水动力实验室的沿岸流实验装置。两者优点是采用了主动水体循环系统，即水泵驱动下，水体通过管道从下游循环到上游。该循环方法的采用对实验效果有较大的提高，对比被动循环系统，沿岸流沿岸均匀性有明显的改善。分析大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室进行的沿岸流模拟实验，其采取的是被动水体循环方法，即没有外力驱动水体流动，任其自由从下游流回到上游。该循环方法所产生的沿岸流不能在整个海岸模型上形成均匀沿岸流，只在地形中间部分有较为均匀的沿岸流。
　　(2)提出和设计了一个结构简单，易于安装拆卸的主动式沿岸流实验水流循环系统。该实验装置使用的循环方法属于主动循环方法，在装置的作用下，水体以设定的流量分布形式流出，形成多种生流器流速剖面类型。利用6个生流器的组合对目标沿岸流流量分布进行拟合。保证在沿岸流模拟实验中，产生适合沿岸流量分布的供流量，从而改善沿岸流在整个海岸沿岸方向的分布均匀性。
　　(3)根据沿岸流实验布置设计了整体生流装置。整体生流器流量分布可根据实验需要的目标沿岸流确定，并通过水流循环系统将生流器与回流器连接，形成由下游返回上游的水流循环系统。给出了生流器现场安装布置结构图及控制器操控和连接方式。