自然水域冰層形成過程的模擬裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于冰工程研究領(lǐng)域，具體涉及一種自然水域冰層形成過程的模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]江、河、湖等自然水域冰層形成特點(diǎn)為:從上而下逐漸凍結(jié)，凍結(jié)過程緩慢，受水流因素影響較大，在水流慢的地方和水流較快的地方形成的冰結(jié)構(gòu)存在明顯的不同，流速較慢(<0.3m/s)時(shí)，易形成針狀結(jié)晶，隨著氣溫的下降，冰晶凍結(jié)成薄冰層，進(jìn)而從上至下凍結(jié)深度逐漸增加;流速較快(2 0.3m/s)時(shí)，在水流作用下，水內(nèi)生成的冰晶易相互凍結(jié)成片狀、球狀體，然后粘結(jié)成冰花，再擴(kuò)大凍結(jié)成冰層，而后逐漸向下凍結(jié)。
[0003]由于自然水域冰層的形成環(huán)境及其形成過程十分復(fù)雜，目前在針對自然水域冰層的研究中，原型冰的現(xiàn)場觀測試驗(yàn)雖然能夠最直觀的得到第一手資料，但是由于它耗資巨大，復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境和氣候條件對實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行也具有較大的干擾，所以難以實(shí)現(xiàn)。而室內(nèi)試驗(yàn)中，將盛水容器直接放入冰箱或控溫環(huán)境箱等裝置中，凍結(jié)過程為水分別從上表面、與容器接觸的四壁和底面開始逐漸凍結(jié)，即凍結(jié)先從四周向中間凍結(jié)，而天然冰為從一側(cè)開始逐漸向另一側(cè)凍結(jié)，凍結(jié)順序與天然冰存在很大區(qū)別；并且，水由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，存在熱脹冷縮及熱縮冷脹現(xiàn)象，按照水形成冰的順序，后形成的冰會對較早形成的冰晶結(jié)構(gòu)造成影響，可見目前人工凍結(jié)冰的凍結(jié)環(huán)境及凍結(jié)過程與天然冰相差較大，不能模擬天然冰的形成特點(diǎn)，不能滿足工程所需的室內(nèi)試驗(yàn)需要，而采用半固結(jié)可破碎的材料替代原型冰更不能準(zhǔn)確的得到工程所需的試驗(yàn)參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是為了解決目前在針對自然水域冰層的研究中存在的上述問題，提供了一種自然水域冰層形成過程的模擬裝置，其技術(shù)方案如下:
[0005]—種自然水域冰層形成過程的模擬裝置，它包含一個(gè)蓄水箱，在蓄水箱的相對兩側(cè)分別設(shè)置進(jìn)水口和出水口并通過循環(huán)管連通，循環(huán)管向下傾斜設(shè)置，有利于蓄水時(shí)排氣；在循環(huán)管上設(shè)置有循環(huán)栗及流量控制閥，使蓄水箱內(nèi)的水可以流動(dòng)，模擬自然水域水流，并可以控制水流速度;在蓄水箱內(nèi)靠近進(jìn)水口的一側(cè)設(shè)置兩塊隔板，在每塊隔板上均設(shè)置有多個(gè)流水孔，兩塊隔板上的流水孔交錯(cuò)設(shè)置，使蓄水箱內(nèi)的水流分散;在蓄水箱上側(cè)位于出水口與臨近隔板之間的位置設(shè)置有一個(gè)制冷箱，制冷箱的底面采用銅、鋁等熱的良導(dǎo)體材質(zhì)，制冷箱的側(cè)壁為保溫壁，可以在制冷箱內(nèi)加入干冰、液氮等對蓄水箱內(nèi)降溫使蓄水箱內(nèi)的水由上至下結(jié)冰，模擬自然水域冰層形成的過程;在制冷箱上設(shè)置有保溫蓋;在制冷箱低面上設(shè)置有氣孔，有利于蓄水時(shí)排氣，在氣孔上設(shè)置有密封蓋，蓄水后蓋上密封蓋進(jìn)行密封;在蓄水箱上側(cè)位于制冷箱以外的部分設(shè)置有蓋板。
[0006]本實(shí)用新型的有益效果為:結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，能夠模擬不同流速下天然冰的形成過程，解決了天然冰形成過程的室內(nèi)模擬問題，為冰工程研究提供試驗(yàn)材料和數(shù)據(jù)支持，對于冰工程研究具有重要意義。
[0007]【附圖說明】:
[0008]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0009]圖2是圖1的后側(cè)不意圖；
[0010]圖3是圖1的左視圖；
[0011]圖4是本實(shí)用新型的內(nèi)部示意圖。
[0012]【具體實(shí)施方式】:
[0013]參照圖1、圖2、圖3和圖4，一種自然水域冰層形成過程的模擬裝置，它包含一個(gè)蓄水箱I，在蓄水箱I的相對兩側(cè)分別設(shè)置進(jìn)水口和出水口并通過循環(huán)管2連通，循環(huán)管2向下傾斜設(shè)置，有利于蓄水時(shí)排氣;在循環(huán)管2上設(shè)置有循環(huán)栗2-1及流量控制閥2-2，使蓄水箱I內(nèi)的水可以流動(dòng)，模擬自然水域水流，并可以控制水流速度;在蓄水箱I內(nèi)靠近進(jìn)水口的一側(cè)設(shè)置兩塊隔板1-1，在每塊隔板1-1上均設(shè)置有多個(gè)流水孔1-1-1，兩塊隔板1-1上的流水孔1-1-1交錯(cuò)設(shè)置，使蓄水箱I內(nèi)的水流分散;在蓄水箱I上側(cè)位于出水口與臨近隔板1-1之間的位置設(shè)置有一個(gè)制冷箱3，制冷箱3的底面采用銅、鋁等熱的良導(dǎo)體材質(zhì)，制冷箱3的側(cè)壁為保溫壁，可以在制冷箱3內(nèi)加入干冰、液氮等對蓄水箱I內(nèi)降溫使蓄水箱I內(nèi)的水由上至下結(jié)冰，模擬自然水域冰層形成的過程;在制冷箱3上設(shè)置有保溫蓋3-1;在制冷箱3低面上設(shè)置有氣孔3-2，有利于蓄水時(shí)排氣，在氣孔3-2上設(shè)置有密封蓋3-3，蓄水后蓋上密封蓋3-3進(jìn)行密封;在蓄水箱I上側(cè)位于制冷箱3以外的部分設(shè)置有蓋板4。
[0014]優(yōu)選的是，在蓄水箱I上沿豎直方向排列多個(gè)溫度傳感器5。
[0015]優(yōu)選的是，制冷箱3采用透明材質(zhì)。
[0016]優(yōu)選的是，蓋板4與制冷箱3固定連接為一體結(jié)構(gòu)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自然水域冰層形成過程的模擬裝置，其特征在于它包含一個(gè)蓄水箱(I)，在蓄水箱(I)的相對兩側(cè)分別設(shè)置進(jìn)水口和出水口并通過循環(huán)管(2)連通;在循環(huán)管(2)上設(shè)置有循環(huán)栗(2-1)及流量控制閥(2-2);在蓄水箱(I)內(nèi)靠近進(jìn)水口的一側(cè)設(shè)置兩塊隔板(1-1)，在每塊隔板(1-1)上均設(shè)置有多個(gè)流水孔(1-1-1)，兩塊隔板(1-1)上的流水孔(1-1-1)交錯(cuò)設(shè)置;在蓄水箱(I)上側(cè)位于出水口與臨近隔板(1-1)之間的位置設(shè)置有一個(gè)制冷箱(3)，制冷箱(3)的底面采用熱的良導(dǎo)體材質(zhì)，制冷箱(3)的側(cè)壁為保溫壁;在制冷箱(3)上設(shè)置有保溫蓋(3-1);在蓄水箱(I)上側(cè)位于制冷箱(3)以外的部分設(shè)置有蓋板(4)。2.如權(quán)利要求1所述一種自然水域冰層形成過程的模擬裝置，其特征在于在蓄水箱(I)上沿豎直方向排列多個(gè)溫度傳感器(5)。3.如權(quán)利要求1所述一種自然水域冰層形成過程的模擬裝置，其特征在于制冷箱(3)采用透明材質(zhì)。4.如權(quán)利要求1所述一種自然水域冰層形成過程的模擬裝置，其特征在于蓋板(4)與制冷箱(3)固定連接為一體結(jié)構(gòu)。5.如權(quán)利要求1所述一種自然水域冰層形成過程的模擬裝置，其特征在于循環(huán)管(2)向下傾斜設(shè)置。6.如權(quán)利要求1所述一種自然水域冰層形成過程的模擬裝置，其特征在于在制冷箱(3)低面上設(shè)置有氣孔(3-2)，在氣孔(3-2)上設(shè)置有密封蓋(3-3)。
【專利摘要】一種自然水域冰層形成過程的模擬裝置，屬于冰工程研究領(lǐng)域，解決了目前在針對自然水域冰層的研究中存在的問題，它包含一個(gè)蓄水箱，在蓄水箱的相對兩側(cè)分別設(shè)置進(jìn)水口和出水口并通過循環(huán)管連通；在循環(huán)管上設(shè)置有循環(huán)泵及流量控制閥；在蓄水箱內(nèi)靠近進(jìn)水口的一側(cè)設(shè)置兩塊隔板，在每塊隔板上均設(shè)置有多個(gè)流水孔，兩塊隔板上的流水孔交錯(cuò)設(shè)置；在蓄水箱上側(cè)位于出水口與臨近隔板之間的位置設(shè)置有一個(gè)制冷箱，制冷箱的底面采用銅、鋁等熱的良導(dǎo)體材質(zhì)，制冷箱的側(cè)壁為保溫壁，可以在制冷箱內(nèi)加入干冰、液氮等對蓄水箱內(nèi)降溫使蓄水箱內(nèi)的水由上至下結(jié)冰，模擬自然水域冰層形成的過程；本實(shí)用新型用于模擬自然水域冰層形成的過程。
【IPC分類】G01N25/02
【公開號】CN205192990
【申請?zhí)枴緾N201521039184
【發(fā)明人】程培峰, 趙文美, 李吉庭, 宇德忠
【申請人】趙文美
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年12月15日