一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于實(shí)驗(yàn)裝置領(lǐng)域，具體為一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置及其使用方法，包括支架、橫桿、以及示蹤部件；所述支架安裝于水槽上；所述橫桿安裝于支架上并可沿支架長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度方向滑動(dòng)；所述示蹤部件包括連接繩以及固定于連接繩上的示蹤粒子；所述連接繩安裝于橫桿上并可沿橫桿的長(zhǎng)度方向移動(dòng)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、使用靈活方便、成本低且示蹤性能良好，能直接觀測(cè)水槽波流場(chǎng)中任一水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。
【專利說(shuō)明】
一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于實(shí)驗(yàn)裝置領(lǐng)域，具體為一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置及其使用方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 已有研究表明，波浪對(duì)物體進(jìn)行沖擊時(shí)，產(chǎn)生最大傷害的沖擊力不是表面行進(jìn)的 波速而是由波浪內(nèi)部水質(zhì)點(diǎn)的速度即海流速度，即使受災(zāi)體脆弱性很小，也難以避免波浪 內(nèi)部水質(zhì)點(diǎn)所引起的海浪災(zāi)害。不僅在波浪場(chǎng)中，在真實(shí)波流場(chǎng)中的水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡亦 是質(zhì)點(diǎn)原始坐標(biāo)、時(shí)間、波高、波長(zhǎng)和水深的函數(shù)，而且還要受到原始水流流速及其分布特 性的影響。對(duì)實(shí)際水質(zhì)點(diǎn)軌跡的示蹤研究，由于缺乏必要的實(shí)驗(yàn)手段至今還進(jìn)行得很少。
[0003] 水質(zhì)點(diǎn)示蹤是指利用人為制造的示蹤劑來(lái)替代水質(zhì)點(diǎn)，將水質(zhì)點(diǎn)在波流場(chǎng)中的運(yùn) 動(dòng)軌跡展示出來(lái)并可用攝像機(jī)等儀器拍攝記錄。水質(zhì)點(diǎn)示蹤不僅是探討波流場(chǎng)中水質(zhì)點(diǎn)的 運(yùn)動(dòng)特性的關(guān)鍵，而且可應(yīng)用于相關(guān)波浪理論課程的教學(xué)演示，激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情。
[0004] 目前對(duì)水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的示蹤手段多采用PIV流速測(cè)量系統(tǒng)，雖然PIV流速測(cè)量系 統(tǒng)具有較高的精確度，但PIV整套設(shè)備過(guò)于昂貴，且拍攝結(jié)果不直觀，后期處理步驟繁雜，不 能直接展示出來(lái)。另一種較為常用的示蹤方法是直接利用密度與水接近的固體浮子作示蹤 劑，但局限于現(xiàn)階段的工藝技術(shù)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中水溫要受氣溫或水栗等影響而變化，水容重也 相應(yīng)發(fā)生變化，固體浮子的比重不可能做到與水比重完全一致，浮子本身在靜水中具有一 定沉速或浮速。雖然也有人利用液體示蹤劑來(lái)研究水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，在某種程度上彌補(bǔ)了固 體浮子的一些缺陷，但液體示蹤劑有易擴(kuò)散的缺點(diǎn)，水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)較為劇烈時(shí)，以及追蹤時(shí)間 較長(zhǎng)時(shí)容易失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、使用靈活方便、成本低且示蹤性能良好的水 槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置及其使用方法，其能直接觀測(cè)水槽波流場(chǎng)中任一水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌 跡。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取的具體的技術(shù)手段為:一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn) 示蹤裝置，包括支架、橫桿、以及示蹤部件;所述支架安裝于水槽上;所述橫桿安裝于支架上 并可沿支架長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度方向滑動(dòng);所述示蹤部件包括連接繩以及固定于連接繩上的示蹤粒 子;所述連接繩安裝于橫桿上并可沿橫桿的長(zhǎng)度方向移動(dòng)。
[0007] 作為本發(fā)明改進(jìn)的技術(shù)方案，所述支架包括兩個(gè)平行設(shè)置的長(zhǎng)桿，兩個(gè)平行設(shè)置 的長(zhǎng)桿相向的一側(cè)設(shè)有供橫桿平行移動(dòng)的滑槽;所述橫桿在兩端設(shè)有連接部，連接部的尺 寸與滑槽的尺寸匹配，橫桿通過(guò)連接部安裝于滑槽中。
[0008] 作為本發(fā)明改進(jìn)的技術(shù)方案，所述長(zhǎng)桿標(biāo)有刻度。
[0009] 作為本發(fā)明改進(jìn)的技術(shù)方案，所述長(zhǎng)桿底面設(shè)有安裝槽，支架通過(guò)安裝槽安裝于 水槽上。
[0010] 作為本發(fā)明改進(jìn)的技術(shù)方案，所述連接繩通過(guò)卷管安裝于橫桿上;所述橫桿在垂 直于橫桿上表面的方向設(shè)置矩形通孔槽;所述卷管通過(guò)矩形通孔槽安裝于橫桿上，并且卷 管能通過(guò)矩形通孔槽沿橫桿的長(zhǎng)度方向移動(dòng)。
[0011] 作為本發(fā)明改進(jìn)的技術(shù)方案，所述卷管帶有外螺紋，卷管通過(guò)螺母墊圈組合安裝 于橫桿上。
[0012] 作為本發(fā)明改進(jìn)的技術(shù)方案，所述橫桿的上表面標(biāo)有刻度。
[0013] 作為本發(fā)明改進(jìn)的技術(shù)方案，所述連接繩為可吸水的繩，且連接繩的密度較水的 密度小。
[0014] 作為本發(fā)明改進(jìn)的技術(shù)方案，水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置的使用方法，包括如下 步驟:A、測(cè)量實(shí)驗(yàn)室中水槽的尺寸、率定波流場(chǎng)的波浪要素和水流流速，并根據(jù)所得數(shù)據(jù)確 定支架的尺寸和示蹤粒子的布設(shè)位置;B、根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，調(diào)節(jié)橫桿在支架上的位置、卷管在 橫桿上的位置以及連接繩的長(zhǎng)度確定示蹤粒子的空間位置;C、開啟水槽實(shí)驗(yàn)裝置利用圖像 記錄設(shè)備記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程，把實(shí)驗(yàn)視頻轉(zhuǎn)換成照片幀，在每幀照片中獲得對(duì)應(yīng)時(shí)刻示蹤粒子 的坐標(biāo)，將所得坐標(biāo)數(shù)據(jù)點(diǎn)依次連接描繪出示蹤粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0015] 有益效果 該裝置將示蹤粒子用連接繩串接、連接繩纏繞于卷管上，卷管安裝在支架上使示蹤粒 子處于懸浮狀態(tài)，通過(guò)調(diào)整卷管的位置與連接繩的長(zhǎng)度使得示蹤粒子能處于波流場(chǎng)任一位 置;另外，通過(guò)連接繩固定示蹤粒子，使得示蹤粒子不會(huì)因?yàn)榕c水體密度的差異而在重力與 浮力作用下產(chǎn)生向下的合力，有效的改善了現(xiàn)有技術(shù)中示蹤粒子沉降擴(kuò)散的問(wèn)題。該裝置 成本不足800元，而現(xiàn)有技術(shù)中的PIV示蹤裝置價(jià)格高達(dá)80萬(wàn)以上，極大地降低了制作成本， 且示蹤性能良好，可用于相關(guān)波浪課堂演示以及對(duì)精度要求較高的實(shí)驗(yàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1本發(fā)明的一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置的主視圖； 圖2本發(fā)明的一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置的側(cè)視圖； 圖3本發(fā)明的一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置的俯視圖； 圖4本發(fā)明的一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置中長(zhǎng)桿的端面視圖； 圖5本發(fā)明的一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置中橫桿的主視圖； 圖6本發(fā)明的一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置中橫桿的俯視圖； 圖7本發(fā)明的一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置中卷管示意圖； 圖8實(shí)施例1中的一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置實(shí)驗(yàn)過(guò)程中在0m深處的示蹤粒子軌 跡圖； 圖9實(shí)施例1中的一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置實(shí)驗(yàn)過(guò)程中在0.132m深處的示蹤粒 子軌跡圖； 圖10實(shí)施例1中的一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置實(shí)驗(yàn)過(guò)程中在0.266m深處的示蹤 粒子軌跡圖； 圖11實(shí)施例1中的一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置實(shí)驗(yàn)過(guò)程中在0.356m深處的示蹤 粒子軌跡圖； 圖12實(shí)施例1中的一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置實(shí)驗(yàn)過(guò)程中在0.527m深處的示蹤 粒子軌跡圖； 圖13實(shí)施例1中的一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置實(shí)驗(yàn)過(guò)程中在0.66m深處的示蹤粒 子軌跡圖； 圖14實(shí)施例1中的一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置實(shí)驗(yàn)過(guò)程中示蹤粒子在深度Om、 0.132m、0.266m、0.356m、0.527m與0.66m處的示蹤粒子綜合軌跡圖； 圖中，1、卷管;2、支架;3、長(zhǎng)桿;4、短桿;5、橫桿;6、示蹤粒子;7、連接繩;8、示蹤部件;9、 滑槽;1 〇、安裝槽;11、矩形通孔槽;12、連接部。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的和技術(shù)方案更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的附 圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的 一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；谒枋龅谋景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0018] 本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù) 語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該 理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意 義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過(guò)于正式的含義來(lái)解釋。
[0019] 本發(fā)明中所述的"長(zhǎng)、短"的含義指的是相對(duì)于設(shè)備本身而言，指支架的兩邊的尺 寸，較長(zhǎng)一側(cè)為長(zhǎng)桿，較短一側(cè)為短桿，而非對(duì)本發(fā)明的裝置機(jī)構(gòu)的特定限定。
[0020] 本發(fā)明中所述的"連接"的含義可以是部件之間的直接連接也可以是部件間通過(guò) 其它部件的間接連接。 實(shí)施例
[0021] -種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置，包括支架2、橫桿5、以及示蹤部件8;所述支架2 安裝于水槽上，并且支架2的尺寸根據(jù)水槽的尺寸設(shè)置;所述橫桿5安裝于支架2上并可沿支 架2長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度方向滑動(dòng);所述示蹤部件8包括連接繩7以及固定于連接繩7上的示蹤粒子6; 所述連接繩7安裝于橫桿5上并可沿橫桿5的長(zhǎng)度方向移動(dòng)。橫桿5的長(zhǎng)度方向是指整個(gè)橫桿 5整體最長(zhǎng)的一個(gè)方向。
[0022] 在本實(shí)施例中，所述支架2包括兩個(gè)平行設(shè)置的長(zhǎng)桿3與分別固定于長(zhǎng)桿3兩端的 兩個(gè)短桿4;長(zhǎng)桿3在底面設(shè)有安裝槽10,安裝槽10的尺寸與水槽的邊緣尺寸匹配，支架2通 過(guò)安裝槽10安裝于水槽上;兩個(gè)平行設(shè)置的長(zhǎng)桿3在相向的一側(cè)設(shè)有供橫桿5平行移動(dòng)的滑 槽9;所述橫桿5在兩端設(shè)有連接部12，連接部12的尺寸與滑槽9的尺寸匹配，橫桿5通過(guò)連接 部12安裝于滑槽9中；所述橫桿5在垂直于橫桿5上表面的方向設(shè)置矩形通孔槽11，所述矩形 通孔槽11只有四個(gè)側(cè)壁，無(wú)底壁，四個(gè)側(cè)壁所圍成的空隙能夠保證卷管1能夠穿過(guò)矩形通孔 槽11并能沿著空隙在橫桿5的長(zhǎng)度方向往返移動(dòng);所述連接繩7通過(guò)卷管1安裝于橫桿5上， 所述卷管1帶有外螺紋，卷管1穿過(guò)矩形通孔槽11后通過(guò)在卷管1位于橫桿5的上方與下方同 時(shí)安裝螺母墊圈組合，實(shí)現(xiàn)將卷管1夾持于橫桿5上，并且安裝完成后通過(guò)松緊螺母墊圈組 合移動(dòng)卷管1，使卷管1能沿橫桿5長(zhǎng)度方向移動(dòng)，具體為通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)螺母墊圈組合的松緊 度進(jìn)而使得卷管1能夠活動(dòng)，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要調(diào)整卷管1在橫桿5上的位置； 為了使得調(diào)整示蹤粒子6在水槽中的位置更加方便，長(zhǎng)桿3、橫桿5上表面以及連接繩7 標(biāo)有刻度。
[0023] 為了使得連接繩7對(duì)波流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的影響最小所述連接繩7為可吸水的繩，且連接繩 7的密度較水的密度小。且連接繩7的直徑小于示蹤粒子6的直徑。
[0024] 作為本發(fā)明改進(jìn)的技術(shù)方案，所述水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置的使用方法包括如 下步驟:A、測(cè)量實(shí)驗(yàn)室中水槽的尺寸、率定波流場(chǎng)的波浪要素和水流流速，并根據(jù)所得數(shù)據(jù) 確定支架2的尺寸和示蹤粒子6的布設(shè)位置;B、根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，調(diào)節(jié)橫桿5在支架2上的位置、 卷管1在橫桿5上的位置以及連接繩7的長(zhǎng)度確定示蹤粒子6的空間位置;C、開啟水質(zhì)點(diǎn)示蹤 裝置利用攝像機(jī)拍攝實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并將實(shí)驗(yàn)視頻轉(zhuǎn)換成照片幀，在每幀照片中獲得對(duì)應(yīng)時(shí)刻 示蹤粒子6的坐標(biāo)，將所得坐標(biāo)數(shù)據(jù)點(diǎn)依次連接描繪出示蹤粒子6的運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0025] 本實(shí)施例中基于示蹤粒子6懸浮的水質(zhì)點(diǎn)示蹤的水槽實(shí)驗(yàn)裝置所用儀器及結(jié)構(gòu)尺 寸： 1 ?水槽長(zhǎng) X 寬 X 高=60m X lm X 1 ? 5m; 2. 示蹤部件8由六個(gè)密度1.03g/cm3、直徑2mm的球狀A(yù)BS塑料顆粒示蹤粒子6在3m長(zhǎng)的 可吸水的連接繩7上排列組成，靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，連接繩7處于水槽中央位置，與兩邊壁的距離均 為0?5m; 3. 卷管1由高X直徑=0.20mX 0.05m、牙距為1.0mm的圓柱螺紋鋼管構(gòu)成，卷管1通過(guò)螺 母墊圈組合固定于橫桿5上，并且卷管1在伸出上方螺母墊圈組合的部分可作為用于調(diào)整連 接繩7長(zhǎng)度的轉(zhuǎn)動(dòng)手柄。
[0026]支架2由不銹鋼材料制備而成，形成"類口"形支架2，其中支架2長(zhǎng)桿3尺寸為:長(zhǎng)X 寬X高=1.5mX0.2mX0.14m，長(zhǎng)桿3上滑槽9的尺寸為：長(zhǎng)X寬X高=1 ? lmX0? 03mX0? 02m; 支架2長(zhǎng)桿3上安裝槽10的尺寸為:長(zhǎng)X寬X高=1.5mX 0. lmX 0.04m;支架2短桿4尺寸為:長(zhǎng) X寬X高=0.8mX 0. lmX 0.14m，為了保證支架2的穩(wěn)固性在支架2的外圍設(shè)有框架;橫桿5的 尺寸為：長(zhǎng)X寬X高=0.8m X 0 . lm X 0.14m;橫桿5連接部12的尺寸：長(zhǎng)X寬X高=0.03m X 0. lm X 0.02m，橫桿5上矩形通孔槽11的尺寸為長(zhǎng)X寬=0.8m X 0.06m。
[0027]拍攝裝置主體為佳能5DMaxl 11及配套三腳架，三腳架中心固定在示蹤粒子6連接 繩7正前方1.5m處。
[0028]本發(fā)明裝置的工作過(guò)程如下： 1.按照?qǐng)D1所示，取水槽水深〇. 66m，對(duì)波浪進(jìn)行率定，在實(shí)施例1的條件下規(guī)則入射水 波波高為〇.l〇m，入射波的周期選用1.20秒，波浪經(jīng)過(guò)示蹤部件8后，引起示蹤粒子6運(yùn)動(dòng)。
[0029] 首先，將支架2固定于實(shí)驗(yàn)所需的范圍處，將示蹤部件8大致移動(dòng)到需觀測(cè)位置，再 通過(guò)橫桿5在長(zhǎng)桿3上的位置調(diào)整示蹤部件8在X方向的位置;然后通過(guò)卷管1在橫桿5上的位 置調(diào)整示蹤部件8在Y方向的位置;最后旋轉(zhuǎn)卷管1調(diào)節(jié)連接繩7的長(zhǎng)度，使六個(gè)示蹤粒子6均 位于波流場(chǎng)中所需觀測(cè)水質(zhì)點(diǎn)位置。
[0030] 使用攝像機(jī)拍攝不5?示粒子6的運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0031] 如需研究不同波浪要素對(duì)水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡，則只需在上述過(guò)程1中改變波浪要 素初始條件，然后再根據(jù)上述過(guò)程2~3進(jìn)行試驗(yàn)。
[0032]對(duì)所測(cè)得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，示蹤粒子6深度為0m的結(jié)果如圖8、示蹤粒子6深度 為0.132m的結(jié)果如圖9、示蹤粒子6深度為0.266m的結(jié)果如圖10、示蹤粒子6深度為0.356m的 結(jié)果如圖11、示蹤粒子6深度為0.527m的結(jié)果如圖12、示蹤粒子6深度為0.66m的結(jié)果如圖 13。示蹤粒子6在六個(gè)不同深度處的擬合軌跡在同一坐標(biāo)系的結(jié)果如圖14所示。
[0033]由圖8、圖9、圖10、圖11與圖12中可以看出，實(shí)測(cè)示蹤粒子6軌跡均呈現(xiàn)明顯的封閉 橢圓；由圖13可知水底處示蹤粒子6只沿長(zhǎng)軸方向左右擺動(dòng)；由圖14可以看出，在相同波浪 要素下，不同深度處的水質(zhì)點(diǎn)軌跡隨著深度的增加而變小，長(zhǎng)短軸差異隨深度增加而增大， 均符合波浪理論的規(guī)律。
[0034]由表1中的誤差分析可知數(shù)據(jù)點(diǎn)的擬合軌跡與理論水質(zhì)點(diǎn)軌跡誤差均不超過(guò)1%， 精度非常高，說(shuō)明示蹤裝置的示蹤性能良好。表1中a實(shí)際指的是示蹤粒子擬合軌跡的長(zhǎng)半 軸；a理論指的是根據(jù)波浪理論推算的水質(zhì)點(diǎn)軌跡的長(zhǎng)半軸；表中代表水下，例如 0.266m"代表水下深度為0.266m。
[0035] 表1示蹤粒子在不同深度下測(cè)量的結(jié)果與實(shí)際結(jié)果的誤差值
原理:現(xiàn)有示蹤手段局限于直接將示蹤粒子6投入水中，示蹤粒子6的密度與水必然存 在差異，浮力與重力不能完全平衡，示蹤粒子6在合力作用下會(huì)產(chǎn)生自身的升降運(yùn)動(dòng)，不能 等效地替代自然狀態(tài)中的水質(zhì)點(diǎn)，示蹤粒子6的直觀性也不夠好。本發(fā)明通過(guò)示蹤粒子6連 接繩7串接密度比水稍大的示蹤粒子6并與可移動(dòng)支架2相連接，使得示蹤粒子6處于"懸浮 狀態(tài)"，能夠等效替代靜態(tài)波流場(chǎng)中的水質(zhì)點(diǎn)，為了降低連接繩7對(duì)示蹤粒子6在運(yùn)動(dòng)波流場(chǎng) 中的豎向約束作用，連接繩7選用可吸水的輕細(xì)繩并在水槽底部留有足夠的富余長(zhǎng)度。
[0036] 示蹤粒子6連接繩7采用可吸水的自身密度可忽略不計(jì)的細(xì)繩，連接繩7吸水后密 度與水接近，可近似替代所在位置的水體，幾乎不對(duì)波流場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響。
[0037] 以上僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì) 本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明 構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置，其特征在于，包括支架、橫桿、以及示蹤部件;所述 支架安裝于水槽上;所述橫桿安裝于支架上并可沿支架長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度方向滑動(dòng);所述示蹤部 件包括連接繩以及固定于連接繩上的示蹤粒子;所述連接繩安裝于橫桿上并可沿橫桿的長(zhǎng) 度方向移動(dòng)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置，其特征在于，所述支架包括 兩個(gè)平行設(shè)置的長(zhǎng)桿，兩個(gè)平行設(shè)置的長(zhǎng)桿相向的一側(cè)設(shè)有供橫桿平行移動(dòng)的滑槽;所述 橫桿在兩端設(shè)有連接部，連接部的尺寸與滑槽的尺寸匹配，橫桿通過(guò)連接部安裝于滑槽中。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置，其特征在于，所述長(zhǎng)桿標(biāo)有 刻度。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置，其特征在于，所述長(zhǎng)桿底面 設(shè)有安裝槽，支架通過(guò)安裝槽安裝于水槽上。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置，其特征在于，所述連接繩通 過(guò)卷管安裝于橫桿上;所述橫桿在垂直于橫桿上表面的方向設(shè)置矩形通孔槽;所述卷管通 過(guò)矩形通孔槽安裝于橫桿上，并且卷管能通過(guò)矩形通孔槽沿橫桿的長(zhǎng)度方向移動(dòng)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置，其特征在于，所述卷管帶有 外螺紋，卷管通過(guò)螺母墊圈組合安裝于橫桿上。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置，其特征在于，所述橫桿的上 表面標(biāo)有刻度。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置，其特征在于，所述連接繩為 可吸水的繩，且連接繩的密度較水的密度小。9. 一種如權(quán)利要求1-8任一所述的水槽實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)點(diǎn)示蹤裝置的使用方法，其特征在 于，包括如下步驟:A、測(cè)量實(shí)驗(yàn)室中水槽的尺寸、率定波流場(chǎng)的波浪要素和水流流速，并根 據(jù)所得數(shù)據(jù)確定支架的尺寸和示蹤粒子的布設(shè)位置;B、根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，調(diào)節(jié)橫桿在支架上 的位置、卷管在橫桿上的位置以及連接繩的長(zhǎng)度確定示蹤粒子的空間位置;C、開啟水槽實(shí) 驗(yàn)裝置利用圖像記錄設(shè)備記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程，把實(shí)驗(yàn)視頻轉(zhuǎn)換成照片幀，在每幀照片中獲得對(duì) 應(yīng)時(shí)刻示蹤粒子的坐標(biāo)，將所得坐標(biāo)數(shù)據(jù)點(diǎn)依次連接描繪出示蹤粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。
【文檔編號(hào)】G09B25/00GK105894938SQ201610400259
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日
【發(fā)明人】劉亞伊, 陶愛峰, 蘇俊瑋, 蔡穎, 王懿
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)