專利名稱：深水試驗池造流系統(tǒng)復(fù)合式整流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種水流整流裝置，具體涉及一種深水試驗池造流系統(tǒng)復(fù)合式整流裝置，對海洋深水試驗池造流系統(tǒng)所模擬的海流進(jìn)行整流，使其盡快達(dá)到空間上和時間上的穩(wěn)定、均勻的狀態(tài)。本發(fā)明主要用于船舶與海洋工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著海洋油氣開發(fā)活動由近海向深海發(fā)展，許多新研制的適用于深海開發(fā)的海上石油生產(chǎn)處理裝置也不斷涌現(xiàn)，包括順應(yīng)式平臺(CT)、浮式生產(chǎn)儲油裝置(FPSO)、張力腿平臺(TLP)、大型深水多功能半潛式平臺(Semi-FPS)、單柱式平臺(SPAR)、浮式生產(chǎn)鉆井儲油裝置(FPDSO)等。這些深水平臺由于所處的海洋環(huán)境惡劣，其技術(shù)復(fù)雜，投資巨大，風(fēng)險極高。因此，在進(jìn)行工程建設(shè)之前，世界各國都會進(jìn)行模型試驗，以檢驗其安全性到底是否足夠，而海洋深水試驗池則是進(jìn)行海洋工程深水試驗研究中不可或缺的基礎(chǔ)硬件設(shè)施。由于深海中的海流不僅會對深水平臺的立管和系泊纜產(chǎn)生較大的誘導(dǎo)載荷，并且會對海洋結(jié)構(gòu)物的低頻運動產(chǎn)生影響。因此，對于海洋深水試驗池而言，能否正確模擬深海海流就顯得尤為重要。根據(jù)海洋工程深水試驗的要求，深水池內(nèi)所模擬的水流應(yīng)該達(dá)到均勻流動的狀態(tài)，水流無論是在時間上還是空間上都盡可能的平穩(wěn)，包括流向穩(wěn)定、紊流小、不應(yīng)出現(xiàn)漩渦等擾動因素等。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，季春群等人發(fā)表在《中國海洋平臺》1996年04期191-193頁上的“海洋工程環(huán)境條件模擬”一文中，介紹了上海交通大學(xué)現(xiàn)有海洋工程水池的造流系統(tǒng)與方法。現(xiàn)有的海洋工程水池造流系統(tǒng)一般是由噴口直接向水池中噴射水流來模擬實際的海流。不過，這一方法存在許多的缺陷。由于造流系統(tǒng)各噴口產(chǎn)生的高速流直接進(jìn)入水池，而沒有任何整流措施，所以實際所造的流的穩(wěn)定、均勻性較差，對于試驗結(jié)果也會造成一定的不良影響。因此需要一種復(fù)合式整流裝置進(jìn)行配合造流，才能有效降低噴射水流進(jìn)入水池后的湍流強度，模擬出均勻穩(wěn)定的海流。在近一步的檢索中，并未發(fā)現(xiàn)有很好的裝置來對深水池所模擬的海流進(jìn)行整流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計提供一種深水試驗池造流系統(tǒng)復(fù)合式整流裝置，將深水池造流系統(tǒng)各噴口產(chǎn)生的的較為紊亂的高速流進(jìn)行整流，使其在進(jìn)入水池范圍后盡快達(dá)到、穩(wěn)定、均勻的低速狀態(tài)，以滿足海洋工程模型試驗中對模擬海況的設(shè)計要求。
為了實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明的深水試驗池造流系統(tǒng)新型復(fù)合式整流裝置主要針對造流系統(tǒng)的造流噴口，在其出口近距離處安裝一塊由支撐框架和整流塊構(gòu)成的整流板，支撐框架由高強度細(xì)長板條縱橫交錯構(gòu)建成網(wǎng)格狀，其外端固定于水池四周的壁面上。在支撐框架交錯的每一個交叉點上都安裝整流塊，整流塊分別與造流噴口上的各個噴口一一對應(yīng)，整流塊的尺寸與造流噴口的孔徑相對應(yīng)。為進(jìn)一步完善整流效果，可在整流板后部較遠(yuǎn)的位置安裝整流網(wǎng)，整流網(wǎng)由更為細(xì)長的板條交錯構(gòu)成，呈網(wǎng)狀，其網(wǎng)眼更加細(xì)密。其中，整流板對于整流起著主要的作用，而整流網(wǎng)則為輔助設(shè)施。
本發(fā)明的深水試驗池造流系統(tǒng)新型復(fù)合式整流裝置具體結(jié)構(gòu)為在深水試驗池造流系統(tǒng)噴口的出口處近距離的安裝一整流板，該整流板由支撐框架和整流塊構(gòu)成，支撐框架由細(xì)長板條縱橫交錯構(gòu)建成網(wǎng)格狀，其外端固定于水池四周的壁面上，在支撐框架交錯的每一個交叉點上都安裝整流塊，整流塊分別與造流噴口上的各個噴口一一對應(yīng)，保證每個噴口的正前方都會有一整流塊起到整流作用，從而使噴口中噴射的水流不會直接沖過去。整流塊的尺寸與造流噴口的孔徑相對應(yīng)。在距離噴口較遠(yuǎn)處安裝一層較密的整流網(wǎng)，進(jìn)一步降低湍流度。
本發(fā)明中支撐框架由細(xì)長形的高強度板條構(gòu)成，并且該框架的所有交叉點應(yīng)該正好對應(yīng)于造流噴口。支撐框架與造流噴口之間距離保持較近的距離，較為合適的距離為0.1m～0.4m之間，其值對整流的程度有一定的影響。
安裝在支撐框架交叉點上整流塊的尺寸大小與造流噴口的孔徑大小相等，形狀為正四面體，也可以取為正方體、長方體、半球形等常見的幾何形狀，將整流塊的某一面(如半球形為底部平面)與交叉點平面固定在一起。
安裝在整流板后部(1.5～2.0m之間某處)的整流網(wǎng)由更為細(xì)長的板條交錯組成，板條固定于四周的壁面上。整流網(wǎng)的網(wǎng)眼較密，滲透率較高，起到進(jìn)一步降低湍流度、減少漩渦的目的。
當(dāng)啟動深水試驗池的造流系統(tǒng)后，水流從噴口中噴射而出，因為流速較大，所以水流會集中在噴口管徑的范圍內(nèi)向前流動。由于整流塊安裝在正對著噴口前方較近的位置，水流到達(dá)整流板時還沒有分散開來，直接撞上整流塊，被迫從周圍繞行而過，水流的速度降低的同時，流動的范圍也大大增加，從而達(dá)到一個更加穩(wěn)定、均勻地流動狀態(tài)。而安裝在造流噴口后部較遠(yuǎn)距離的整流網(wǎng)則可進(jìn)一步降低水流的湍流度并減小渦流，使整流效果得到進(jìn)一步完善。
本發(fā)明的深水試驗池造流系統(tǒng)復(fù)合式整流裝置，與現(xiàn)有的整流技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點。本裝置針對造流噴口而設(shè)計，水流經(jīng)過造流噴口噴射而出撞上整流塊后，水流馬上達(dá)到了均勻、穩(wěn)定的狀態(tài)，整流效果大大提高，得到穩(wěn)定均勻流所需的距離大大縮短。因而設(shè)置本發(fā)明的復(fù)合式整流裝置后，海洋深水試驗池中模擬的水流也更為接近實際的海流，試驗效果進(jìn)一步提高。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)容易，所采用的部件為常用材料，可以從市場上購買得到，不需另外的特殊設(shè)計和生產(chǎn)，非常方便。此外，如對于整流效果要求較低，還可以直接利用支撐框架提供主要整流作用，省去整流塊，進(jìn)一步降低造價，并保證一定的整流能力。


圖1為本發(fā)明深水試驗池造流系統(tǒng)復(fù)合式整流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中，1為造流噴口，2為水池的壁面，3為支撐框架，4為整流塊，5為整流網(wǎng)。
圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖2中，1為造流噴口，2為水池的壁面，3為支撐框架，4為整流塊，5為整流網(wǎng)。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
本發(fā)明深水試驗池造流系統(tǒng)復(fù)合式整流裝置的結(jié)構(gòu)布置如圖1所示，在造流噴口1的出口相距0.1m～0.4m之間的某個距離處安裝一塊整流板，整流板由支撐框架3和整流塊4構(gòu)成。支撐框架3由細(xì)長板條縱橫交錯構(gòu)建成網(wǎng)格狀，其外端固定于水池四周的壁面2上。在支撐框架3交錯的每一個交叉點上都安裝整流塊4，整流塊4分別與造流噴口1上的各個噴口一一對應(yīng)。整流塊4的尺寸大小與造流噴口1的孔徑大小相對應(yīng)。
所述整流塊4的形狀可以是多種多樣的，如常見的簡單幾何形狀正方體、長方體、半球形、正四面體等。
為進(jìn)一步完善整流效果，可在支撐框架3后部1.5～2.0m某一位置處安裝整流網(wǎng)5，整流網(wǎng)5由細(xì)長板條縱橫交錯構(gòu)成網(wǎng)眼細(xì)密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，整流網(wǎng)5外端也固定于水池四周的壁面2上，整流網(wǎng)5的滲透率較高。
圖2是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖(或俯視圖)，與圖1的三維視圖相對應(yīng)。如圖2所示，造流噴口1上的各個噴口與出口處支撐框架3各交叉點上的整流塊4一一相對應(yīng)，而支撐框架3則固定在水池的壁面2上。整流網(wǎng)5在支撐框架3的后部，同時也固定于水池四周的壁面2上。
從圖2中能夠比較直觀的看出，構(gòu)成支撐框架3的細(xì)長板條其寬度與造流噴口1上噴口的孔徑大小一樣，厚度則在保證強度的情況下盡可能減小，長度方向上則延伸到兩側(cè)的壁面2即可。支撐框架3與造流噴口1的合適距離在0.1m～0.4m的范圍之內(nèi)。固定在支撐框架3交叉點上的整流塊4與造流噴口1上的噴口一一對應(yīng)，其尺寸大小與噴口孔徑相等。整流網(wǎng)5與支撐框架3的合適距離為1.5～2.0m之間。
當(dāng)深水試驗池啟動造流系統(tǒng)后，水流由水泵驅(qū)動到達(dá)造流噴口1，由于墻體的阻擋，只能由造流噴口1上的噴口流出。因為造流噴口1兩側(cè)的壓力差較大，從噴口中噴射的水流流速較大，并且集中在噴口孔徑的范圍內(nèi)，而其它地方的水流流速則非常小。由于固定在支撐框架3上的整流塊4與噴口一一對應(yīng)，從噴口噴射出的高速水流向前沖了一段距離后，因為有整流塊4的阻擋，水流直接撞上整流塊4，速度大大降低，并且只能從整流塊4的周圍繞流而過。這樣，水流的速度得到了降低，并且流動的范圍也大大增加，因此水流相比較沒安裝復(fù)合式整流裝置時更快地達(dá)到了一個更加穩(wěn)定、均勻地流動狀態(tài)。再流動一段距離后，水流到達(dá)整流網(wǎng)5，從細(xì)密的網(wǎng)眼中穿過。經(jīng)過高滲透性整流網(wǎng)5的輔助整流作用，水流的湍流度降低，整流效果得到進(jìn)一步完善。
權(quán)利要求
1.一種深水試驗池造流系統(tǒng)復(fù)合式整流裝置，包括造流噴口(1)，其特征在于在造流噴口(1)出口相距0.1m～0.4m處安裝由支撐框架(3)和整流塊(4)構(gòu)成的整流板，所述支撐框架(3)由細(xì)長板條縱橫交錯構(gòu)建成網(wǎng)格狀，其外端固定于水池四周的壁面(2)上，在支撐框架(3)交錯的每一個交叉點上都安裝整流塊(4)，整流塊(4)分別與造流噴口(1)上的各個噴口一一對應(yīng)，整流塊(4)的尺寸與造流噴口(1)的孔徑相對應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的深水試驗池造流系統(tǒng)復(fù)合式整流裝置，其特征在于在所述支撐框架(3)后部相距1.5～2.0m處安裝整流網(wǎng)(5)，所述整流網(wǎng)(5)由細(xì)長板條縱橫交錯構(gòu)成網(wǎng)眼細(xì)密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，整流網(wǎng)(5)外端固定于水池四周的壁面(2)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的深水試驗池造流系統(tǒng)復(fù)合式整流裝置，其特征在于所述整流塊(4)的形狀為正方體、長方體、半球形或正四面體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種深水試驗池造流系統(tǒng)復(fù)合式整流裝置。在深水試驗池造流系統(tǒng)的造流噴口出口近距離處安裝由支撐框架和整流塊構(gòu)成的整流板，支撐框架由高強度細(xì)長板條縱橫交錯構(gòu)建成網(wǎng)格狀，其外端固定于水池四周的壁面上，在支撐框架交錯的每一個交叉點上都安裝整流塊，整流塊分別與造流噴口上的各個噴口一對應(yīng)，整流塊的尺寸與造流噴口的孔徑相對應(yīng)。水流經(jīng)過造流噴口噴射而出撞上整流塊后，即可達(dá)到均勻、穩(wěn)定的狀態(tài)，使海洋深水試驗池中模擬的水流更為接近實際的海流，提高試驗效果。作為輔助設(shè)施，在整流板后部較遠(yuǎn)的位置安裝網(wǎng)眼更為細(xì)密的整流網(wǎng)，可用于進(jìn)一步完善整流效果。
文檔編號G01M10/00GK1995942SQ20061014823
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日
發(fā)明者楊建民, 陳剛, 彭濤, 汪學(xué)鋒, 毛丞弘, 呂海寧 申請人:上海交通大學(xué)