CN110823508A - 一种模拟风驱动波浪上饼状冰漂流积聚的实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于饼状冰漂流积聚的领域，具体涉及一种模拟风驱动波浪上饼状冰漂流积聚的实验装置。包括具有玻璃侧面的试验水池，波浪发生器，用于吸收波浪能量的斜板，金属网，风洞以及观测摄像机。本发明利用波浪发生器产生基于波浪谱的持久随机波浪，使风以不同的速度通过风洞吹向漂浮于水面的饼状冰，从而使饼状冰在风与波浪同时作用下发生漂流积聚，通过观测摄像机观察并记录饼状冰的积聚情况，研究在不同风速与波浪等因素同时作用下饼状冰的漂流积聚情况。可以自定义选择风的速度以及吹入的角度，同时也可以改变饼状冰的厚度，能高效的研究不同因素作用下对饼状冰的积聚情况。

Description

一种模拟风驱动波浪上饼状冰漂流积聚的实验装置
技术领域
本发明属于饼状冰漂流积聚的领域，具体涉及一种模拟风驱动波浪上饼状冰漂流积聚的实验装置。
背景技术
海冰形成的第一个阶段是在海洋表面形成独立的冰晶。在海洋波浪影响的条件下，碎冰晶体凝结并积聚成类似小圆盘状的饼状冰，其直径可达数米，厚度可达0.4米。在南极洲地区，50％的海冰区域由直径为2.3-4米的饼状浮冰组成。在风与波浪的作用下饼状冰会漂流积聚形成大型絮凝物，会直接影响到极地冰盖面积以及厚度的变化。饼状冰的积聚会加大冰盖厚度，相反的其在海面上的面积会相对减少，所以该漂流积聚过程在极地冰盖面积及厚度的计算测定方面具有十分重要作用。同时由于季节性的变化，风与波浪的规模也会随之改变，所以研究海风-波浪-冰盖之间的变化关系十分重要。但目前针对冰盖厚度与风及波浪的变化关系的研究还很欠缺，所以相关的实验设备也不多见，能有效地模拟风驱动波浪上饼状冰漂流积聚的实验装置仍未出现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种模拟风驱动波浪上饼状冰漂流积聚的实验装置。
一种模拟风驱动波浪上饼状冰漂流积聚的实验装置，该装置包括：试验水池(1)、波浪发生器(2)、斜板(3)、饼状冰(4)、金属网(5)、风洞活动式出风口(6)、风洞入风口(7)以及观测摄像机(8)；实验在低温实验室内进行，所述的试验水池(1)固定放置在水平的地面上，所述的波浪发生器(2)安装于试验水池(1)前端，所述的斜板(3)安装于试验水池(1)末端，所述的饼状冰(4)平铺于水面上，所述的金属网(5)固定于饼状冰(4)后方，风洞活动式出风口(6)和风洞入风口(7)位于试验水池(1)上方，风洞入风口(7)位于试验水池(1)尾端上方，风洞活动式出风口(6)位于试验水池(1)前端上方，观测摄像机(8)位于试验水池(1)一侧靠近饼状冰(4)处。
所述的试验水池(1)具有玻璃侧面。所述的波浪发生器(2)基于波浪谱产生持久随机波浪。所述的斜板(3)安装于试验水池(1)末端并具有斜率。
本发明的有益效果在于：
本发明操作方便，可以自定义选择风的速度以及吹入的角度，同时也可以改变饼状冰的厚度，能高效的研究不同因素作用下对饼状冰的积聚情况。
附图说明
图1为实验装置的侧视图。
图2为实验装置的俯视图。
图3为实验装置的主视图。
图4为实验装置的内部结构放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
本发明利用波浪发生器产生基于波浪谱的持久随机波浪，使风以不同的速度通过风洞吹向漂浮于水面的饼状冰，使饼状冰在风与波浪同时作用下发生漂流积聚，通过水池一侧的观测摄像机观察并记录饼状冰的积聚情况，从而研究在不同风速与波浪等因素同时作用下饼状冰的漂流积聚情况。其实验装置***化，操作简单。通过安装在水池前端的波浪发生器产生基于波浪谱的持久随机波浪，水池末端的斜板可以吸收残余的波浪能量，水池中部的金属网可以限制饼状冰的漂流，使其更好的发生积聚，水池上方的风洞可以发出不同速度的风，且风洞的活动式出风口可以调节风吹向饼状冰的角度，从而实现对不同风速与波浪等因素同时作用下饼状冰的漂流积聚情况的研究。
本发明涉及的是一种模拟风驱动波浪上饼状冰漂流积聚的实验装置，主要用于研究在不同风速与波浪等因素同时作用下饼状冰的漂流积聚情况。
如图为模型实验装置图：1.具有玻璃侧面的试验水池，2.波浪发生器，3.用于吸收波浪能量的斜板，4.饼状冰，5.金属网，6.风洞活动式出风口，7.风洞入风口，8.观测摄像机。
图中具有玻璃侧面的试验水池1固定放置在水平的地面上，波浪发生器2安装于水池前端，用于吸收波浪能量的斜板3安装于水池末端，饼状冰4平铺于水面上，金属网5固定于冰域后方，风洞位于水池上方，风洞入风口7位于水池尾端上方，活动式出风口6位于水池前端上方，使风可以吹动饼状冰，观测摄像机8位于水池一侧靠近饼状冰处。
本发明为一种模拟风驱动波浪上饼状冰漂流积聚的实验装置，包括具有玻璃侧面的试验水池，波浪发生器，用于吸收波浪能量的斜板，金属网，风洞以及观测摄像机。通过波浪发生器产生基于波浪谱的持久随机波浪，使风以不同的速度通过风洞吹向漂浮于水面的饼状冰，利用观测摄像机观察并记录饼状冰在风与波浪同时作用下的漂流积聚情况，研究不同风速下漂浮在波浪上的饼状冰积聚情况，通过改变风速，出风口角度等条件，可以研究不同情况下饼状冰的积聚情况。
本发明是一种模拟风驱动波浪上饼状冰漂流积聚的实验装置，主要应用于研究在不同风速与波浪等因素同时作用下饼状冰的漂流积聚情况的模拟，包括波浪发生器，用于吸收波浪能量的斜板，金属网，风洞以及观测摄像机。实验在低温实验室内进行，波浪发生器安装在水池前端，可发出基于波浪谱的随机波浪。水池末端装有具有一定斜率的倾斜斜板来吸收残余波浪能量。向试验水池内注入一定量的水，将在低温试验室冻结好的饼状冰平铺于水面上，冰域后方固定有金属网，用来限制饼状冰的漂流，使其便于发生积聚。风洞位于水池上方，风洞入风口位于水池末端上方，风洞活动式出风口位于水池前端上方，可调节风吹饼状冰的角度。风经水表面掠过并驱动饼状冰发生漂流积聚，最后风沿水池末端斜板处吹走。观测摄像机位于水池一侧靠近饼状冰处，用来观察并记录饼状冰在风与波浪同时作用下的漂流积聚情况。
试验时，先在试验水池内注入一定量的水，将在低温试验室冻结好的饼状冰平铺于金属网一侧水面上，启动波浪发生器使之发出基于波浪谱的随机波浪，启动风洞使风以一定速度吹向饼状冰，使其在风与波浪同时作用下开始积聚。利用观测摄像机观测并记录饼状冰漂流积聚的特点，通过改变风洞内风的速度，风吹向饼状冰的角度等条件，多参数进行试验，从而研究饼状冰在风与波浪同时作用下的漂流积聚情况，探索风速等因素的改变对饼状冰积聚的影响。
实验时，启动波浪发生器2使之发出基于波浪谱的随机波浪，开启风洞使风以一定速度从风洞入风口7吹入，并从活动式出风口6吹出吹向饼状冰4，在金属网5的作用下使饼状冰4发生漂浮积聚。斜板3吸收残余的波浪能量，风从水面上吹过最终从水池末端斜板3处吹出。此时，通过观测摄像机8观察并记录饼状冰4在风与波浪同时作用下的积聚情况。改变风洞内所吹出的风的速度，通过观测摄像机8再次记录饼状冰4在风与波浪同时作用下的积聚情况，观察并分析其积聚的特点，探索不同风速对饼状冰漂流积聚的影响。本发明也可通过改变风吹向饼状冰的角度，冰的厚度等参数研究不同条件作用下饼状冰漂流积聚的特点。
一种模拟风驱动波浪上饼状冰漂流积聚的实验装置，包括具有玻璃侧面的试验水池，波浪发生器，用于吸收波浪能量的斜板，金属网，风洞以及观测摄像机。本发明利用波浪发生器产生基于波浪谱的持久随机波浪，使风以不同的速度通过风洞吹向漂浮于水面的饼状冰，从而使饼状冰在风与波浪同时作用下发生漂流积聚，通过观测摄像机观察并记录饼状冰的积聚情况，研究在不同风速与波浪等因素同时作用下饼状冰的漂流积聚情况。可以自定义选择风的速度以及吹入的角度，同时也可以改变饼状冰的厚度，能高效的研究不同因素作用下对饼状冰的积聚情况。

Claims (4)

1.一种模拟风驱动波浪上饼状冰漂流积聚的实验装置，其特征在于，该装置包括：试验水池(1)、波浪发生器(2)、斜板(3)、饼状冰(4)、金属网(5)、风洞活动式出风口(6)、风洞入风口(7)以及观测摄像机(8)；所述的试验水池(1)固定放置在水平的地面上，所述的波浪发生器(2)安装于试验水池(1)前端，所述的斜板(3)安装于试验水池(1)末端，所述的饼状冰(4)平铺于水面上，所述的金属网(5)固定于饼状冰(4)后方，风洞活动式出风口(6)和风洞入风口(7)位于试验水池(1)上方，风洞入风口(7)位于试验水池(1)尾端上方，风洞活动式出风口(6)位于试验水池(1)前端上方，观测摄像机(8)位于试验水池(1)一侧靠近饼状冰(4)处。
2.根据权利要求1所述的一种模拟风驱动波浪上饼状冰漂流积聚的实验装置，其特征在于，所述的试验水池(1)具有玻璃侧面。
3.根据权利要求1所述的一种模拟风驱动波浪上饼状冰漂流积聚的实验装置，其特征在于，所述的波浪发生器(2)基于波浪谱产生持久随机波浪。
4.根据权利要求1所述的一种模拟风驱动波浪上饼状冰漂流积聚的实验装置，其特征在于，所述的斜板(3)安装于试验水池(1)末端并具有斜率。
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