一種新型內(nèi)波實驗水槽供水系統(tǒng)及供水方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型內(nèi)波實驗水槽供水系統(tǒng)及供水方法，供水系統(tǒng)包括第一箱體、第二箱體、實驗水槽以及控制單元根據(jù)實驗水槽需要形成的剖面密度分布信息，計算出每一時刻箱體之間蠕動泵的流量，并控制蠕動泵按照預(yù)設(shè)流量將液體抽入到混合水箱中混合，再將混合后的水注入實驗水槽中，在實驗水槽中實現(xiàn)了任意密度的剖面。因而，本發(fā)明除了可以實現(xiàn)兩層和線性分層密度剖面之外，還可以方便快捷的制取任意密度剖面的分層水，這對物理海洋實驗室進(jìn)行內(nèi)波實驗研究具有非常重要的意義。
【專利說明】一種新型內(nèi)波實驗水槽供水系統(tǒng)及供水方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于海洋內(nèi)波【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，是涉及一種內(nèi)波實驗水槽供水系統(tǒng)及供水方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋內(nèi)波是海洋中重要的中尺度現(xiàn)象，它是連接大尺度到小尺度能量傳輸?shù)闹虚g環(huán)節(jié)，在整個物理海洋研究中起著重要的作用。由于觀測資料的匱乏，實驗室中進(jìn)行內(nèi)波實驗成為研究內(nèi)波的一種重要途徑，它能將各種因素孤立起來處理，可以進(jìn)行內(nèi)波的生成、傳播與消衰機制等的研究。其中分層水制取及供水系統(tǒng)決定了內(nèi)波實驗研究的背景場，通過配置不同比例的鹽水，獲得不同的密度分層。
[0003]目前國內(nèi)內(nèi)波實驗室采用的是雙缸法進(jìn)行分層水的制取。雙缸中一個用于存放淡水，另一個用于存放給定密度的鹽水，通過攪拌器使鹽水缸的鹽加速溶化和均勻。雙缸法可以用于制取兩層密度剖面和線性密度剖面的分層流體。對于兩層密度剖面的制取，需要先把淡水放入水槽，再將鹽水緩慢放入，使鹽水能夠盡量沿界面水平擴散，最后達(dá)到穩(wěn)定層結(jié)；對于線性密度分層的制取，在保證出水口流量不變的情況下，該水槽可自行生成預(yù)先設(shè)置的線性密度剖面。
[0004]雙缸法進(jìn)行分層水的制取，雖然簡單方便并且易于操作，但是當(dāng)實驗需要在任意密度剖面的分層下進(jìn)行時，利用雙缸法就無法獲得。在真實的海洋中，其密度隨深度的分布，一般不是漸變的，而是具有一個很大的階躍，有時呈現(xiàn)為一系列的階躍，即密度與深度的關(guān)系是非線性的。為了在實驗室實現(xiàn)任意穩(wěn)定的非線性密度剖面，必須對出水流速進(jìn)行調(diào)節(jié)，不過剖面越復(fù)雜，制取該剖面所需的時間就越長，而且操作也變得更加復(fù)雜。同時，目前實驗室采用的雙缸法在制備多層分層時，總分層時間過長，每層生成的先后時間相隔又太長，使得分子擴散的均勻度不同，因而很難達(dá)到一個預(yù)置的密度剖面。由于在制備技術(shù)上的限制，導(dǎo)致我國國內(nèi)很多內(nèi)波實驗無法開展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種新型內(nèi)波實驗水槽供水系統(tǒng)，解決了雙缸法不能夠制取任意密度剖面的分層的技術(shù)問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
一種新型內(nèi)波實驗水槽供水系統(tǒng)，包括第一箱體、第二箱體以及實驗水槽，第一箱體和第二箱體之間通過水管連接，水管上設(shè)置有泵體，泵體將第一箱體中的液體泵入第二箱體或者將第二箱體中的液體泵入第一箱體后混合形成混合水；第一箱體和/或第二箱體和實驗水槽之間通過水管連接，水管上設(shè)置有泵體，泵體將第一箱體或第二箱體中的混合水泵入實驗水槽；供水系統(tǒng)還包括控制單元，控制單元根據(jù)實驗水槽需要形成的剖面密度分布信息控制第一箱體和第二箱體之間的泵體的流量。
[0007]由于密度不僅僅由鹽度決定，還與溫度有關(guān)系，因而在第一箱體和/或第二箱體與實驗水槽之間的水管上設(shè)置有溫控裝置。
[0008]為了使得箱體中的水能夠快速均勻的混合，第一箱體和/或第二箱體中設(shè)置有攪拌裝置。
[0009]一方面，連接實驗水槽的水管可以連接在實驗水槽的底部。
[0010]另一方面，連接實驗水槽的水管連接在實驗水槽的頂部，在實驗水槽內(nèi)放置有漂浮物，可以減小由于防水速度過快引起的混合。
[0011]為了對水流量進(jìn)行更加精確的控制，泵體為蠕動泵。
[0012]基于上述內(nèi)波實驗水槽供水系統(tǒng)的設(shè)計，本發(fā)明還提出了一種新型內(nèi)波實驗水槽供水方法，包括如下步驟:
控制單元根據(jù)實驗水槽需要形成的剖面密度分布信息計算并控制第一箱體中的鹽水泵入第二箱體的流量；
將第二箱體內(nèi)的淡水與鹽水混合均勻，形成混合水；
第二箱體中的混合水以恒定流量流入實驗水槽。
[0013]進(jìn)一步的，第二箱體中的混合水以恒定流量Q2流入實驗水槽的底部，第一箱體中的鹽水泵入第二箱體的流量為:
【權(quán)利要求】
1.一種新型內(nèi)波實驗水槽供水系統(tǒng)，包括第一箱體、第二箱體以及實驗水槽，其特征在于:所述第一箱體和第二箱體之間通過水管連接，所述水管上設(shè)置有泵體，所述泵體將第一箱體中的液體泵入第二箱體或者將第二箱體中的液體泵入第一箱體后混合形成混合水；所述第一箱體和/或第二箱體與實驗水槽之間通過水管連接，所述水管上設(shè)置有泵體，所述泵體將第一箱體或第二箱體中的混合水泵入實驗水槽；所述供水系統(tǒng)還包括控制單元，所述控制單元根據(jù)實驗水槽需要形成的剖面密度分布信息控制第一箱體和第二箱體之間的泵體的流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型內(nèi)波實驗水槽供水系統(tǒng)，其特征在于:所述第一箱體和/或第二箱體與實驗水槽之間的水管上設(shè)置有溫控裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型內(nèi)波實驗水槽供水系統(tǒng)，其特征在于:所述第一箱體和/或第二箱體中設(shè)置有攪拌裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型內(nèi)波實驗水槽供水系統(tǒng)，其特征在于:所述連接實驗水槽的水管連接在實驗水槽的底部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型內(nèi)波實驗水槽供水系統(tǒng)，其特征在于:所述連接實驗水槽的水管連接在實驗水槽的頂部，所述實驗水槽內(nèi)放置有漂浮物。
6.一種新型內(nèi)波實驗水槽供水方法，其特征在于:所述供水方法包括如下步驟: 控制單元根據(jù)實驗水槽需要形成的剖面密度分布信息計算并控制第一箱體中的鹽水泵入第二箱體的流量； 將第二箱體內(nèi)的淡水與鹽水混合均勻，形成混合水； 第二箱體中的混合水以恒定流量流入實驗水槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的新型內(nèi)波實驗水槽供水方法，其特征在于:所述第二箱體中的混合水以恒定流量Q2流入實驗水槽的底部，所述第一箱體中的鹽水泵入第二箱體的流量
8.一種新型內(nèi)波實驗水槽供水方法，其特征在于:所述供水方法包括如下步驟: 控制單元根據(jù)實驗水槽需要形成的剖面密度分布信息計算并控制第二箱體中的淡水泵入第一箱體的流量； 將第一箱體內(nèi)的鹽水與淡水混合均勻，形成混合水； 第一箱體中的混合水以恒定流量流入實驗水槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的新型內(nèi)波實驗水槽供水方法，其特征在于:所述第一箱體中的混合水以恒定流量Q2流入實驗水槽的頂部，所述第二箱體中的淡水泵入第一箱體的流量為:
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9中任意一項所述的新型內(nèi)波實驗水槽供水方法，其特征在于:在所述混合水箱中的混合水流 入實驗水槽之前還包括溫度控制的步驟。
【文檔編號】E03B11/16GK103437402SQ201310420619
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】馬昕, 陳旭, 王偉, 王偉成, 馬永星 申請人:中國海洋大學(xué)