CN116183162B - 浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验装置和方法，属于海洋工程技术领域，本发明可以实时监测水动力和风场条件，以便及时发现异常实验条件并作出调整；可以实现振荡浮子竖直运动模拟，振荡浮子模型可以在波浪和阻尼器的共同作用下做竖直运动，不受浮式梳式防波堤模型的影响；采用六自由度运动捕捉摄像头，可以实现对振荡浮子模型以及浮式梳式防波堤模型的运动进行测量，精度更高，且不会对振荡浮子模型的运动造成影响；防波堤与振荡浮子模型前后波高无接触测量，不会对流场造成影响，有助于减少模型试验的误差；可以实现各物理参数的同步测量和记录，有利于振荡浮子模型在各波流条件与风条件下运动机理的揭示与分析。
Description
技术领域
本发明属于海洋工程技术领域，尤其涉及一种浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验装置和方法。
背景技术
随工作环境水深的增加，浮式防波堤逐步发展并得到了更多的应用，浮式梳式防波堤是其中的一种新型结构型式，利用交替布置的方箱和背板形成空腔结构，可以采用更少的体积用量实现有效的掩护功能，同时还利用防波堤迎浪面的相位差提高消浪性能。振荡浮子是一类结构原理简单、易于建造且成本较低、同时能量转化效率较高的波能装置，一般由动浮子和固定***两个主要部分组成。由于波浪能在浅水区域波能密度较小，因此波浪能装置向深水区域发展是一种必然趋势，如果同时将浮式防波堤和振荡浮子同时结合起来，实现波浪防护的同时，还能对波浪能加以利用，将具有深远的经济、环境和社会意义。
以往对于振荡浮子与离岸浮式防波堤结合的研究中多是使用方箱型防波堤，如果在建造浮式梳式防波堤的同时将其作为振荡浮子波浪能装置的固定***，使二者有效结合起来，共用一组锚泊***，既能有效利用海域空间，又能节省建设成本，将具有重要的工程意义。由于振荡浮子真实的工作条件比较复杂，数值模拟很难将波、流、风耦合作用准确地模拟出来，得到的结果存在随机性，误差较大。因此，通过物理模型实验来模拟浮式梳式防波堤集成振荡浮子在波、流、风耦合作用下的运动过程，是一种有效而可靠的研究手段。
发明内容
本发明的目的是提供一种浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验装置和方法，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验装置，包括：
模拟水槽，所述模拟水槽内填充有水，所述模拟水槽底部两端分别连通有进水口、出水口；
波流风场模拟***，所述波流风场模拟***设置在所述模拟水槽上，所述波流风场模拟***用于模拟自然水动力条件与风条件；
防波堤与振荡浮子模型，所述防波堤与振荡浮子模型设置于所述模拟水槽内，所述防波堤与振荡浮子模型的底部与所述模拟水槽限位配合；
数据采集***，所述数据采集***用于获取实验过程中的实验数据；
同步控制***，所述数据采集***、所述波流风场模拟***均与所述同步控制***电性连接，所述同步控制***用于对获取的实验数据进行记录。
优选的，所述波流风场模拟***包括波造机、造流泵、风机及风罩；所述波造机、所述风机、所述风罩均设置在所述模拟水槽的顶部，且所述波造机设置于所述模拟水槽的出水端，所述风罩设置于所述模拟水槽的进水端，所述风机与所述风罩连通，所述造流泵设置于所述模拟水槽内；所述波造机、所述造流泵、所述风机均与所述同步控制***电性连接。
优选的，所述防波堤与振荡浮子模型包括浮式梳式防波堤模型、振荡浮子模型、水平滑动平台、竖直滑轨及阻尼器；所述水平滑动平台限位滑动安装在所述模拟水槽的顶部，所述竖直滑轨的顶端与所述水平滑动平台的底端固定连接，所述振荡浮子模型、所述阻尼器均滑动套设在所述竖直滑轨上，且所述阻尼器设置于所述振荡浮子模型的上方；所述模拟水槽的底端内壁上固定设置有连接件，所述浮式梳式防波堤模型通过所述连接件与所述模拟水槽限位配合，所述浮式梳式防波堤模型上设置有空腔，所述振荡浮子模型设置于所述空腔内。
优选的，所述连接件为固定框，所述浮式梳式防波堤模型固定安装在所述固定框的顶部。
优选的，所述连接件为锚链，所述浮式梳式防波堤模型固定安装在所述锚链的顶部。
优选的，所述数据采集***包括超声波浪高仪、拉力传感器、声学多普勒流速仪、固定式风速仪及六自由度运动捕捉摄像头；所述超声波浪高仪设置有若干个，且分别设置于所述振荡浮子模型的两侧，所述超声波浪高仪用于测量所述振荡浮子模型前后的波高；所述拉力传感器设置于所述浮式梳式防波堤模型与所述连接件之间，且所述拉力传感器的两端分别与所述浮式梳式防波堤模型、所述连接件固定连接；所述声学多普勒流速仪设置于所述浮式梳式防波堤模型靠近所述出水口一侧的所述模拟水槽内，所述固定式风速仪固定安装在所述风罩内；所述六自由度运动捕捉摄像头与所述振荡浮子模型对应设置，且所述六自由度运动捕捉摄像头固定安装在所述水平滑动平台的底部；所述超声波浪高仪、所述拉力传感器、所述声学多普勒流速仪、所述固定式风速仪及所述六自由度运动捕捉摄像头均与所述同步控制***电性连接。
优选的，所述同步控制***包括控制主机和同步器，所述超声波浪高仪、所述拉力传感器、所述声学多普勒流速仪、所述固定式风速仪及所述六自由度运动捕捉摄像头均与所述同步器电性连接，所述同步器、所述造波机、所述造流泵和所述风机均与所述控制主机电性连接。
优选的，所述浮式梳式防波堤模型包括底板，所述底板一端固定连接有背板，所述背板上可拆卸安装有浮箱，相邻两所述浮箱之间形成所述空腔；所述振荡浮子模型为柱形结构，所述振荡浮子模型中部沿竖直方向开设有通孔，所述通孔与所述竖直滑轨相适配；所述浮箱、所述振荡浮子模型上均设置有配重块。
优选的，所述模拟水槽内部两端均设置有消能网，所述模拟水槽的两端底部均设置有造流池，所述模拟水槽底板设置有疏水栅，所述模拟水槽通过所述疏水栅与所述造流池连通，所述出水口、所述进水口分别与两所述造流池连通，所述造流池内设置有若干个消能柱，所述造流泵设置于所述造流池内。
一种浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验方法，使用浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验装置，包括以下步骤：
S1、防波堤与振荡浮子模型的布置；
S2、自然水动力条件与风条件的模拟；
S3、实验数据的采集及监测；
S4、后期实验数据处理。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
一、本发明可以实时监测水动力和风场条件，以便及时发现异常实验条件并作出调整；
二、本发明可以实现振荡浮子竖直运动模拟，振荡浮子模型可以在波浪和阻尼器的共同作用下做竖直运动，不受浮式梳式防波堤模型的影响；
三、本发明采用六自由度运动捕捉摄像头，可以实现对振荡浮子模型以及浮式梳式防波堤模型的运动进行测量，精度更高，且不会对振荡浮子模型的运动造成影响；
四、本发明防波堤与振荡浮子模型前后波高无接触测量，不会对流场造成影响，有助于减少模型试验的误差；
五、本发明可以实现各物理参数的同步测量和记录，有利于振荡浮子模型在各波流条件与风条件下运动机理的揭示与分析。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验装置的结构示意图；
图2为沿图1中A-A方向的剖视图；
图3为本发明浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验装置的另一种结构示意图；
图4为本发明浮式梳式防波堤模型的俯视图；
图5为本发明浮式梳式防波堤模型另一种结构的俯视图；
图6为本发明浮式梳式防波堤模型另一种结构的俯视图；
其中，模拟水槽-1、进水口-2、出水口-3、波造机-4、造流泵-5、风机-6、风罩-7、浮式梳式防波堤模型-8、振荡浮子模型-9、水平滑动平台-10、竖直滑轨-11、阻尼器-12、固定框-13、锚链-14、超声波浪高仪-15、拉力传感器-16、声学多普勒流速仪-17、固定式风速仪-18、六自由度运动捕捉摄像头-19、消能网-20、造流池-21、疏水栅-22、消能柱-23、底板-81、背板-82、浮箱-83、空腔-84。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明提供一种浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验装置，包括：
模拟水槽1，所述模拟水槽1内填充有水，所述模拟水槽1底部两端分别连通有进水口2、出水口3；
波流风场模拟***，所述波流风场模拟***设置在所述模拟水槽1上，所述波流风场模拟***用于模拟自然水动力条件与风条件；
防波堤与振荡浮子模型9，所述防波堤与振荡浮子模型9设置于所述模拟水槽1内，所述防波堤与振荡浮子模型9的底部与所述模拟水槽1限位配合；
数据采集***，所述数据采集***用于获取实验过程中的实验数据；
同步控制***，所述数据采集***、所述波流风场模拟***均与所述同步控制***电性连接，所述同步控制***用于对获取的实验数据进行记录。
进一步的，所述波流风场模拟***包括波造机4、造流泵5、风机6及风罩7；所述波造机4、所述风机6、所述风罩7均设置在所述模拟水槽1的顶部，且所述波造机4设置于所述模拟水槽1的出水端，所述风罩7设置于所述模拟水槽1的进水端，所述风机6与所述风罩7连通，所述造流泵5设置于所述模拟水槽1内；所述波造机4、所述造流泵5、所述风机6均与所述同步控制***电性连接。
进一步的，所述防波堤与振荡浮子模型9包括浮式梳式防波堤模型8、振荡浮子模型9、水平滑动平台10、竖直滑轨11及阻尼器12；所述水平滑动平台10限位滑动安装在所述模拟水槽1的顶部，所述竖直滑轨11的顶端与所述水平滑动平台10的底端固定连接，所述振荡浮子模型9、所述阻尼器12均滑动套设在所述竖直滑轨11上，且所述阻尼器12设置于所述振荡浮子模型9的上方；所述模拟水槽1的底端内壁上固定设置有连接件，所述浮式梳式防波堤模型8通过所述连接件与所述模拟水槽1限位配合，所述浮式梳式防波堤模型8上设置有空腔84，所述振荡浮子模型9设置于所述空腔84内。
进一步的，所述连接件为固定框13，所述浮式梳式防波堤模型8固定安装在所述固定框13的顶部。
进一步的，所述连接件为锚链14，所述浮式梳式防波堤模型8固定安装在所述锚链14的顶部。
进一步的，所述数据采集***包括超声波浪高仪15、拉力传感器16、声学多普勒流速仪17、固定式风速仪18及六自由度运动捕捉摄像头19；所述超声波浪高仪15设置有若干个，且分别设置于所述振荡浮子模型9的两侧，所述超声波浪高仪15用于测量所述振荡浮子模型9前后的波高；所述拉力传感器16设置于所述浮式梳式防波堤模型8与所述连接件之间，且所述拉力传感器16的两端分别与所述浮式梳式防波堤模型8、所述连接件固定连接；所述声学多普勒流速仪17设置于所述浮式梳式防波堤模型8靠近所述出水口3一侧的所述模拟水槽1内，所述固定式风速仪18固定安装在所述风罩7内；所述六自由度运动捕捉摄像头19与所述振荡浮子模型9对应设置，且所述六自由度运动捕捉摄像头19固定安装在所述水平滑动平台10的底部；所述超声波浪高仪15、所述拉力传感器16、所述声学多普勒流速仪17、所述固定式风速仪18及所述六自由度运动捕捉摄像头19均与所述同步控制***电性连接。
进一步的，所述同步控制***包括控制主机和同步器，所述超声波浪高仪15、所述拉力传感器16、所述声学多普勒流速仪17、所述固定式风速仪18及所述六自由度运动捕捉摄像头19均与所述同步器电性连接，所述同步器、所述造波机、所述造流泵5和风机6均与所述控制主机电性连接。
进一步的，所述浮式梳式防波堤模型8包括底板81，所述底板81一端固定连接有背板82，所述背板82上可拆卸安装有浮箱83，相邻两所述浮箱83之间形成所述空腔84；所述振荡浮子模型9为柱形结构，所述振荡浮子模型9中部沿竖直方向开设有通孔，所述通孔与所述竖直滑轨11相适配；所述浮箱83、所述振荡浮子模型9上均设置有配重块。
进一步的，所述模拟水槽1内部两端均设置有消能网20，所述模拟水槽1的两端底部均设置有造流池21，所述模拟水槽1底板81设置有疏水栅22，所述模拟水槽1通过所述疏水栅22与所述造流池21连通，所述出水口3、所述进水口2分别与两所述造流池21连通，所述造流池21内设置有若干个消能柱23，所述造流泵5设置于所述造流池21内。
一种浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验方法，使用浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验装置，包括以下步骤：
S1、防波堤与振荡浮子模型9的布置
在进行防波堤与振荡浮子模型9布置前，进行防波堤与振荡浮子模型9的制作，具体制作方法如下：
浮式梳式防波堤模型8由三个浮箱83、底板81与背板82组成，浮箱83框架采用不锈钢制成，外部采用强度较高的PVC板材固定于框架之上，并采用专用溶解粘接剂对板材接缝处粘接密封，螺栓等部位采用硅胶密封，试验中还需要在浮箱83顶部或内部增加配重以调节吃水深度；浮式梳式防波堤模型8的外形尺寸将基于几何相似确定，长度小于水槽宽度，且应考虑锚链14和固定框13架的布置；可以通过更换浮箱83的尺寸和平面形状从而改变两个空腔84的体积和平面形状，如可以将空腔84改为缺角形和圆弧形等，用来研究浮子在不同形状空腔84中的运动特性。
振荡浮子模型9采用不锈钢薄板卷制焊接而成的密封空心圆柱体，在外部增加配重以确保模型和原型平均密度相同，振荡浮子模型9的外形尺寸基于几何相似确定，底面直径略小于浮式梳式防波堤模型8的空腔84宽度，圆柱体中部的通孔与竖直滑轨11适配，确保浮子可以穿过竖直滑轨11并正常竖直滑动；振荡浮子模型9的底面除了平底，也可以做成圆锥、圆台或球形等不同型式的底面。
防波堤与振荡浮子模型9的布置流程如下：
S1.1、将浮式梳式防波堤模型8通过连接件固定于水槽底部，并在浮式梳式防波堤模型8和连接件之间安装拉力传感器16；
S1.2、在浮式梳式防波堤模型8的顶点处布置特制标志，在振荡浮子模型9的上下两端布置特制标志，用于六自由度运动捕捉摄像头19捕捉记录运动指标；
S1.3、将水平滑动平台10安放在横跨模拟水槽1边壁上沿的导轨上，位置位于浮式梳式防波堤模型8的正上方；
S1.4、在水平滑动平台10底部固定竖直滑轨11，竖直滑轨11与浮式梳式防波堤模型8上空腔84的中轴线位于同一条竖直线上；
S1.5、在水平滑动平台10底部固定阻尼器12底座，将振荡浮子模型9穿过竖直滑轨11与阻尼器12相连后固定，防止注水前振荡浮子模型9滑落；
S1.6、在水平滑动平台10底部的四角布置四个六自由度运动捕捉摄像头19，用于记录振荡浮子模型9和浮式梳式防波堤模型8的运动过程；
S1.7、在浮式梳式防波堤模型8的前后方分别布置三根不锈钢架，横跨在模拟水槽1两侧边壁上沿的导轨上，每个不锈钢架上固定三个超声波传感器，并分别与浮式梳式防波堤模型8的中心和两个空腔84的中心对应设置；
S1.8、在模拟水槽1内距离疏水栅22一定距离处固定声学多普勒流速仪17，距离风机6一定距离处固定风速仪，将二者与控制主机相连；将超声波浪高仪15、拉力传感器16与六自由度运动捕捉摄像头19与同步器相连，并将同步器与控制主机连接；
S2、自然水动力条件与风条件的模拟，具体流程如下：
S2.1、向模拟水槽1中注水直至设计水深，待浮式梳式防波堤模型8浮起并稳定后，调整水平滑动平台10的位置，使得振荡浮子模型9在空腔84中心的指定位置，固定水平滑动平台10，并解除振荡浮子模型9在竖直滑轨11上的固定；
S2.2、待水面稳定后，利用控制主机采集超声波浪高仪15、拉力传感器16、声学多普勒流速仪17、固定式风速仪18及六自由度运动捕捉摄像头19的零点值；
S2.3、对波流风场模拟***供电，制造波流和风，模拟真实自然水动力条件与风条件；
S3、实验数据的采集及监测
开始试验时，启动超声波浪高仪15、拉力传感器16和六自由度运动捕捉摄像头19，使其进入工作状态，记录模型前后的波高变化数据、浮式梳式防波堤模型8受到的拉力数据、浮式梳式防波堤模型8及振荡浮子模型9的运动数据；试验期间对波高、流速和风速进行实时监测，确保无异常实验条件；
S4、后期实验数据处理
试验结束，关闭电源，停止数据采集，进行后期实验数据处理。实验数据处理主要包括：通过波高变化数据分析振荡浮子模型9存在情况下的反射系数与透射系数，从而明确振荡浮子模型9对于浮式梳式防波堤模型8整体消浪性能的影响；通过拉力数据分析浮式梳式防波堤模型8～振荡浮子模型9锚泊***的承载力基本特性；通过振荡浮子模型9和浮式梳式防波堤模型8的运动数据，结合不同的阻尼器12参数来分析振荡浮子模型9的波浪能俘获效率。
本发明提供的浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验装置和方法，具有以下优势：
一、水动力与风场条件实时监测
以往的实验研究多是仅设置实验参数便开始实验，并不会对实验条件进行监测，而本发明中的超声波浪高仪15、声学多普勒流速仪17和固定式风速仪18连接着同一部控制主机，实验过程中的波高、流速、风速数据在控制主机实时显示，可以实时监测水动力和风场条件，以便及时发现异常实验条件并作出调整。
二、振荡浮子竖直运动模拟
由于该研究中主要关注振荡浮子模型9的垂向位移变化，因此需要让振荡浮子模型9在波浪的作用下竖直运动；以往试验中滑轨与振荡浮子模型9轴线不在同一条直线上，导致振荡浮子模型9受到弯矩的影响而运动受阻；此外，固定在防波堤上的阻尼器12也会由于防波堤的运动导致提供的阻尼误差较大。而本发明设计了一组与浮式梳式防波堤模型8分离的竖直滑轨11，将振荡浮子模型9设计为圆筒状，沿着轴线将中心掏空且形状与竖直滑轨11适配，竖直滑轨11上方固定于浮式梳式防波堤模型8的空腔84正上方的水平滑动平台10上，下端从振荡浮子模型9的中心穿过，将阻尼器12设置在振荡浮子模型9上方，使得振荡浮子模型9得以在波浪和阻尼器12的共同作用下做竖直运动，不受浮式梳式防波堤模型8的影响。
三、振荡浮子垂向相对位移运动捕捉
本发明采用六自由度运动捕捉摄像头19，对振荡浮子模型9以及浮式梳式防波堤模型8的运动进行测量，由于该六自由度运动捕捉摄像头19基于视觉原理测量运动，可以同时追踪多个物体运动；首先在振荡浮子模型9和浮式梳式防波堤模型8的各个位置贴上特质的标志，该标志具有反光或者主动发光的功能，六自由度运动捕捉摄像头19发出的红外光被标志反射回摄像头，由此记录下该标志点在三维空间中的运动指标，再通过专用软件来计算出振荡浮子模型9和浮式梳式防波堤模型8在该空间中的运动学六自由度参数，并进一步得到振荡浮子模型9与浮式梳式防波堤模型8的相对运动；本发明中应用的运动捕捉摄像头为2600万像素，镜头的可视角度达到77°，且具备主动滤波等功能，以避免水波造成的反光等因素对测量造成的影响；相比于传统的惯性传感器获取实验数据，精度更高，且不会对振荡浮子模型9的运动造成影响。
四、模型前后波高无接触测量
本发明中采用超声波浪高仪15测量振荡浮子模型9和浮式梳式防波堤模型8前后的波高，具有精度高，响应速度快，抗干扰能力强等优点，且相比于以往传统的电容性波高仪，超声波浪高仪15由于不与水体接触，不会对流场造成影响，有助于减少模型试验的误差。
五、运动过程各物理参数同步分析
试验中测量的内容包括浮式梳式防波堤模型8前后的波高、浮式梳式防波堤模型8受到的拉力、振荡浮子模型9运动情况等；如果这些测量仪器逐一操作控制，无法将运动过程的各个因素关联起来从而分析振荡浮子模型9在波流条件与风场条件下的运动特性；本发明采用同步器，将波高测量、水流速度测量、风速测量、六自由度运动位移测量和拉力测量等仪器利用同步器进行控制，实现各物理参数的同步测量和记录，有利于振荡浮子模型9在各波流条件与风条件下运动机理的揭示与分析。
以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验装置，其特征在于，包括：
模拟水槽(1)，所述模拟水槽(1)内填充有水，所述模拟水槽(1)底部两端分别连通有进水口(2)、出水口(3)；
波流风场模拟***，所述波流风场模拟***设置在所述模拟水槽(1)上，所述波流风场模拟***用于模拟自然水动力条件与风条件；
防波堤与振荡浮子模型(9)，所述防波堤与振荡浮子模型(9)设置于所述模拟水槽(1)内，所述防波堤与振荡浮子模型(9)的底部与所述模拟水槽(1)限位配合；
数据采集***，所述数据采集***用于获取实验过程中的实验数据；
同步控制***，所述数据采集***、所述波流风场模拟***均与所述同步控制***电性连接，所述同步控制***用于对获取的实验数据进行记录。
2.根据权利要求1所述的浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验装置，其特征在于，所述波流风场模拟***包括波造机(4)、造流泵(5)、风机(6)及风罩(7)；所述波造机(4)、所述风机(6)、所述风罩(7)均设置在所述模拟水槽(1)的顶部，且所述波造机(4)设置于所述模拟水槽(1)的出水端，所述风罩(7)设置于所述模拟水槽(1)的进水端，所述风机(6)与所述风罩(7)连通，所述造流泵(5)设置于所述模拟水槽(1)内；所述波造机(4)、所述造流泵(5)、所述风机(6)均与所述同步控制***电性连接。
3.根据权利要求2所述的浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验装置，其特征在于，所述防波堤与振荡浮子模型(9)包括浮式梳式防波堤模型(8)、振荡浮子模型(9)、水平滑动平台(10)、竖直滑轨(11)及阻尼器(12)；所述水平滑动平台(10)限位滑动安装在所述模拟水槽(1)的顶部，所述竖直滑轨(11)的顶端与所述水平滑动平台(10)的底端固定连接，所述振荡浮子模型(9)、所述阻尼器(12)均滑动套设在所述竖直滑轨(11)上，且所述阻尼器(12)设置于所述振荡浮子模型(9)的上方；所述模拟水槽(1)的底端内壁上固定设置有连接件，所述浮式梳式防波堤模型(8)通过所述连接件与所述模拟水槽(1)限位配合，所述浮式梳式防波堤模型(8)上设置有空腔(84)，所述振荡浮子模型(9)设置于所述空腔(84)内。
4.根据权利要求3所述的浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验装置，其特征在于，所述连接件为固定框(13)，所述浮式梳式防波堤模型(8)固定安装在所述固定框(13)的顶部。
5.根据权利要求3所述的浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验装置，其特征在于，所述连接件为锚链(14)，所述浮式梳式防波堤模型(8)固定安装在所述锚链(14)的顶部。
6.根据权利要求3所述的浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验装置，其特征在于，所述数据采集***包括超声波浪高仪(15)、拉力传感器(16)、声学多普勒流速仪(17)、固定式风速仪(18)及六自由度运动捕捉摄像头(19)；所述超声波浪高仪(15)设置有若干个，且分别设置于所述振荡浮子模型(9)的两侧，所述超声波浪高仪(15)用于测量所述振荡浮子模型(9)前后的波高；所述拉力传感器(16)设置于所述浮式梳式防波堤模型(8)与所述连接件之间，且所述拉力传感器(16)的两端分别与所述浮式梳式防波堤模型(8)、所述连接件固定连接；所述声学多普勒流速仪(17)设置于所述浮式梳式防波堤模型(8)靠近所述出水口(3)一侧的所述模拟水槽(1)内，所述固定式风速仪(18)固定安装在所述风罩(7)内；所述六自由度运动捕捉摄像头(19)与所述振荡浮子模型(9)对应设置，且所述六自由度运动捕捉摄像头(19)固定安装在所述水平滑动平台(10)的底部；所述超声波浪高仪(15)、所述拉力传感器(16)、所述声学多普勒流速仪(17)、所述固定式风速仪(18)及所述六自由度运动捕捉摄像头(19)均与所述同步控制***电性连接。
7.根据权利要求6所述的浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验装置，其特征在于，所述同步控制***包括控制主机和同步器，所述超声波浪高仪(15)、所述拉力传感器(16)、所述声学多普勒流速仪(17)、所述固定式风速仪(18)及所述六自由度运动捕捉摄像头(19)均与所述同步器电性连接，所述同步器、所述造波机、所述造流泵(5)和所述风机(6)均与所述控制主机电性连接。
8.根据权利要求3所述的浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验装置，其特征在于，所述浮式梳式防波堤模型(8)包括底板(81)，所述底板(81)一端固定连接有背板(82)，所述背板(82)上可拆卸安装有浮箱(83)，相邻两所述浮箱(83)之间形成所述空腔(84)；所述振荡浮子模型(9)为柱形结构，所述振荡浮子模型(9)中部沿竖直方向开设有通孔，所述通孔与所述竖直滑轨(11)相适配；所述浮箱(83)、所述振荡浮子模型(9)上均设置有配重块。
9.根据权利要求2所述的浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验装置，其特征在于，所述模拟水槽(1)内部两端均设置有消能网(20)，所述模拟水槽(1)的两端底部均设置有造流池(21)，所述模拟水槽(1)底板(81)设置有疏水栅(22)，所述模拟水槽(1)通过所述疏水栅(22)与所述造流池(21)连通，所述出水口(3)、所述进水口(2)分别与两所述造流池(21)连通，所述造流池(21)内设置有若干个消能柱(23)，所述造流泵(5)设置于所述造流池(21)内。
10.一种浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验方法，其特征在于，使用权利要求1-9任一项所述的浮式梳式防波堤与振荡浮子波浪能集成实验装置，包括以下步骤：
S1、防波堤与振荡浮子模型(9)的布置；
S2、自然水动力条件与风条件的模拟；
S3、实验数据的采集及监测；
S4、后期实验数据处理。
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