本实用新型属于水流消波装置技术领域，具体涉及一种双向多重消波装置。
背景技术：
波浪水槽是进行波浪相关研究的重要场所，由于实验场地的限制，波浪水槽的长度有限，当波浪传播到水槽封闭端部时，会碰到端板而反射,反射波在造波板和边界之间往复运动，形成二次和多次反射波。反射波对实验所设定的波浪不断干扰，相互叠加，形成非常复杂的波系，若不能有效消除反射波，则会严重影响实验模型周围的流场。消波装置即是安装在波浪水槽端部，用以减小波浪能量的装置，防止反射波影响试验结果的重要设备。
不同消波装置的消波效果不同，而消波性能的好坏会直接影响到波浪水槽试验的精度。目前波浪水槽中使用的消波装置按几何形状可分为圆弧面消波装置、铁丝网阵消波装置、箱式消波装置和斜坡式消波装置。对于水深较固定的水槽，圆弧面消波装置具有较好的消波效果。但圆弧面消波装置存在一个消波效果最好的最佳水深，一旦水槽内的水深偏离最佳水深，则该装置便无法达到很好的消波效果。对于波浪的波长和波高较固定的水槽，铁丝网阵消波装置具有较好的消波效果。但对于铁丝网阵消波装置来说，透空率沿程不变是一个缺陷，这使得消波装置无法在占用空间较小的前提下达到有效的消波效果，箱式消波装置与铁丝网阵消波装置消波原理相同，亦存在与铁丝网阵消波装置相同的消波缺陷。斜坡式消波装置所用材料以碎石、竹枝最为普遍，利用波浪爬坡和水体在多孔的材料中产生涡动消耗能量，坡度越平缓，消波效果越好。这种消波装置虽然结构简单，但是也存在着一些缺点：消波装置占用空间过大、消波效果不佳、碎石会污染水体等缺点。
为尽可能消除波浪的反射影响，有必要对现有的消波装置结构进行改善，以克服上述缺陷。
技术实现要素：
实用新型目的：本实用新型目的是提供一种双向多重消波装置，解决现有的消波装置结构存在缺点导致消波效果差，影响到波浪水槽试验精度的问题。本实用新型能提高单一圆弧面消波装置的消波效率，减弱波浪反射，防止反射波影响试验结果。
技术方案：本实用新型一种双向多重消波装置，包括消波室基座、支撑侧板、弧形面板、水平消波板、竖直消波板和耗能叶轮，所述消波室基座为空心无顶长方体结构，消波室基座的左右两侧壁顶端对称设有与消波室基座一体成型的斜面为弧形的支撑侧板，消波室基座的后侧壁顶端固定设有后挡板，所述弧形面板固定安装在两组支撑侧板的弧形面上，弧形面板、两组支撑侧板和后挡板形成封闭的空腔结构，弧形面板的弧形面上分布有消波条和透水孔，两组所述支撑侧板的相对面上对称设有多组水平凹槽，多组所述水平凹槽内均插设有水平消波板，所述水平消波板的一端与弧形面板相接触，另一端贯穿插设在后挡板上，所述消波室基座的左右两侧壁的相对面上对称设有多组竖直凹槽，多组所述竖直凹槽内均插设有竖直消波板，所述消波室基座的前端面设有多组出水孔，多组所述出水孔均与消波室基座的内腔相通，多组出水孔内均安装有随水流自由转动的耗能叶轮。
进一步的，所述消波条划分为多排并沿着弧形面板的弧形面水平分布，所述透水孔划分为多排并沿着弧形面板的弧形面水平分布，多排所述消波条和多排透水孔等间距交错布置。消波条能够实现波浪爬坡消能，透水孔能够实现波浪流入至多组水平消波板内，通过水平变孔消波板消耗水流垂向能量。
进一步的，所述消波条为预制混凝土方条，消波条长度与透水孔直径相同，消波条宽度与透水孔半径相同。消波条和透水孔将多余的波能吸收并引入水平消波板内。
进一步的，两组所述支撑侧板之间的多组水平消波板上均密布有多个第一消波孔，多组水平消波板上的第一消波孔孔径从上至下逐渐减小，且多组水平消波板中任意相邻的两组水平消波板上的第一消波孔位置一一对应。第一消波孔孔径逐渐减小，可以逐渐消耗水流垂向能量。
进一步的，所述消波室基座的左右两侧壁之间的多组竖直消波板上均密布有多个第二消波孔，多组所述竖直消波板上的第二消波孔孔径向出水孔方向逐渐减小，且多组竖直消波板中任意相邻的两组竖直消波板上的第二消波孔位置一一对应。第二消波孔向出水孔方向的孔径逐渐减小，可以逐渐消耗水体水平方向的能量。
进一步的，所述出水孔的截面为圆形或者方形。圆形或者方形方便安装耗能叶轮，使耗能叶轮可随水流自由转动。
进一步的，所述消波室基座的底板上设有多组连槽，相对称的两组竖直凹槽之间通过连槽形成一体结构，所述竖直消波板的底端插设在连槽内。竖直凹槽和连槽形成一体结构，方便插设竖直消波板。
进一步的，多组所述水平凹槽在支撑侧板上等间距分布，水平凹槽的深度不少于支撑侧板厚度的二分之一，多组所述竖直凹槽在消波室基座的左右两侧壁上等间距分布，竖直凹槽的深度不少于消波室基座的左右两侧壁厚度的三分之一。
进一步的，所述支撑侧板的厚度不少于消波室基座左右两侧壁厚度的二分之一。
有益效果：本实用新型消波装置的弧形面板相对斜坡面板减小水面接触的斜率，增大波浪爬坡消耗的能量，可有效减少波浪反射，并通过弧形面板表面的消波条和透水孔，将多余的波能吸收并引入水平消波板内，水平消波板与波浪传播方向平行能够避免波浪能量集中区域的波浪反射，进一步消耗水体能量，并通过竖向消波板和耗能叶轮将水体平稳导出；通过弧形面板和双向消波板组合的多重变孔径消波，能极大地提高消波效率，减弱波浪反射，同时消波板可根据需要插设在凹槽内且方便拆卸，可广泛应用到波浪水槽实验。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型内部结构示意图；
图3为支撑侧板与水平消波板连接结构示意图；
图4为水平消波板结构示意图；
图5为消波室基座结构示意图；
图6为消波室基座内部结构示意图；
图7为竖直消波板结构示意图；
图8为放置双向多重消波装置的三根波高仪所测波面过程图；
图9为未放置放置双向多重消波装置的三根波高仪所测波面过程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步描述：
本实用新型一种双向多重消波装置的尺寸由试验水槽和波况确定，本实施例中按照试验水槽的尺寸长×宽×高＝70m×1m×1.3m和水深0.5m，波长2m考虑，其中弧形面板3半径不小于水槽高度的5倍，厚度不小于2cm，透水孔8直径为1.5～2cm，消波室基座1长度不少于最大波长的1.5倍，宽度为水槽宽度，高度不超过水槽高度的三分之一，四周侧壁厚度不少于2cm，底板厚度不少于3cm，则取装置各个部件的尺寸分别为：
弧形面板3半径为7m，厚度为0.02m，透水孔8直径为0.02m；
消波室基座1的尺寸长×宽×高＝4m×1m×0.3m，四周侧壁和底板厚度均为0.03m，出水孔为方形，边长为0.08m；
支撑侧板2厚度为0.02m，水平凹槽9的尺寸宽×高＝0.01m×0.01m，水平消波板4的尺寸宽×高＝1.02m×0.01m；竖直凹槽12和连槽16的宽度和深度均为0.01m，竖直消波板5的尺寸长×宽×高＝1.02m×0.01m×0.3m；
如图1和图2所示，本实用新型一种双向多重消波装置，包括消波室基座1、支撑侧板2、弧形面板3、水平消波板4、竖直消波板5和耗能叶轮6，消波室基座1为空心无顶长方体结构，消波室基座1的左右两侧壁顶端对称设有与消波室基座1一体成型的斜面为弧形的支撑侧板2，支撑侧板2的厚度不少于消波室基座1左右两侧壁厚度的二分之一，支撑侧板2与消波室基座1左右两侧壁通过弧面平滑连接，消波室基座1的后侧壁顶端固定设有后挡板15，弧形面板3固定安装在两组支撑侧板2的弧形面上，弧形面板3的弧形面朝向波源，弧形面板3可增大波浪爬坡消耗的能量，且有效减少波浪反射，弧形面板3、两组支撑侧板2和后挡板15形成封闭的空腔结构，弧形面板3的弧形面上分布有消波条7和透水孔8，消波条7为预制混凝土方条，消波条7长度与透水孔8直径相同，消波条7宽度与透水孔8半径相同，消波条7能够实现波浪爬坡消能，透水孔8将多余的波能吸收并引入水平消波板4内；
同时弧形面板3上的消波条7划分为多排并沿着弧形面板3的弧形面水平分布，透水孔8划分为多排并沿着弧形面板3的弧形面水平分布，多排消波条7和多排透水孔8等间距交错布置，间距与透水孔直径相同，更高效率的将多余的波能吸收并引入水平消波板4内；
如图3和图4所示，两组支撑侧板2的相对面上对称设有多组水平凹槽9，多组水平凹槽9在支撑侧板2上等间距分布，水平凹槽9宽度和深度相同，水平凹槽9的深度不少于支撑侧板2厚度的二分之一，多组水平凹槽9内均插设有水平消波板4，水平消波板4的一端与弧形面板3相接触，另一端贯穿插设在后挡板15上，两组支撑侧板2之间的多组水平消波板4上均密布有多个第一消波孔10，多组水平消波板4上的第一消波孔10孔径从上至下逐渐减小，且多组水平消波板4中任意相邻的两组水平消波板4上的第一消波孔10位置一一对应，水平消波板4与波浪传播方向平行能够避免波浪能量集中区域的波浪反射，进一步消耗水体能量，同时第一消波孔10孔径逐渐减小，可以逐渐消耗水流垂向能量，并将其引入消波室基座1内；
如图5至图7所示，消波室基座1的左右两侧壁的相对面上对称设有多组竖直凹槽11，多组竖直凹槽11在消波室基座1的左右两侧壁上等间距分布，竖直凹槽11的深度不少于消波室基座1的左右两侧壁厚度的三分之一，多组竖直凹槽11内均插设有竖直消波板5，消波室基座1的底板上设有多组连槽12，相对称的两组竖直凹槽11之间通过连槽12形成一体结构，竖直消波板5的底端插设在连槽12内，竖直凹槽11和连槽12形成一体结构，方便插设竖直消波板5，消波室基座1的左右两侧壁之间的多组竖直消波板5上均密布有多个第二消波孔13，多组竖直消波板5上的第二消波孔13孔径向出水孔14方向逐渐减小，且多组竖直消波板5中任意相邻的两组竖直消波板5上的第二消波孔13位置一一对应，由于第二消波孔13向出水孔14方向的孔径逐渐减小，因此可以消耗水体水平方向的能量；
消波室基座1的迎浪侧为消波室基座1的前端侧，消波室基座1的前端面设有多组出水孔14，出水孔14的截面为圆形或者方形，本实施例为方形，出水孔14数量为6个，方形出水孔14尺寸与耗能叶轮6半径相同，多组出水孔14均与消波室基座1的内腔相通，多组出水孔14内均安装有随水流自由转动的耗能叶轮6，将消波室基座1内的水体平稳导出，避免波浪反射。本实用新型通过弧形面板3和双向消波板组合的多重变孔径消波，能极大地提高消波效率，减弱波浪反射，同时消波板可根据需要插设在槽内且方便拆卸，可广泛应用到波浪水槽实验。
为验证双向多重消波装置的消波效率，用三根固定的波高仪分别测量水槽中放置双向多重消波装置和未放置双向多重消波装置的波面过程，水槽中放置双向多重消波装置所测波面过程，如图8所示，水槽中未放置双向多重消波装置所测波面过程，如图9所示。然后根据三点法计算两种情况下的波浪反射系数分别为2.7％和11.4％，说明本实用新型的双向多重消波装置能够有效的减弱波浪反射，提高水槽造波效率。
1.一种双向多重消波装置，包括消波室基座、支撑侧板、弧形面板、水平消波板、竖直消波板和耗能叶轮，其特征在于：所述消波室基座为空心无顶长方体结构，消波室基座的左右两侧壁顶端对称设有与消波室基座一体成型的斜面为弧形的支撑侧板，消波室基座的后侧壁顶端固定设有后挡板，所述弧形面板固定安装在两组支撑侧板的弧形面上，弧形面板、两组支撑侧板和后挡板形成封闭的空腔结构，弧形面板的弧形面上分布有消波条和透水孔，两组所述支撑侧板的相对面上对称设有多组水平凹槽，多组所述水平凹槽内均插设有水平消波板，所述水平消波板的一端与弧形面板相接触，另一端贯穿插设在后挡板上，所述消波室基座的左右两侧壁的相对面上对称设有多组竖直凹槽，多组所述竖直凹槽内均插设有竖直消波板，所述消波室基座的前端面设有多组出水孔，多组所述出水孔均与消波室基座的内腔相通，多组出水孔内均安装有随水流自由转动的耗能叶轮。
2.根据权利要求1所述的一种双向多重消波装置，其特征在于：所述消波条划分为多排并沿着弧形面板的弧形面水平分布，所述透水孔划分为多排并沿着弧形面板的弧形面水平分布，多排所述消波条和多排透水孔等间距交错布置。
3.根据权利要求2所述的一种双向多重消波装置，其特征在于：所述消波条为预制混凝土方条，消波条长度与透水孔直径相同，消波条宽度与透水孔半径相同。
4.根据权利要求1所述的一种双向多重消波装置，其特征在于：两组所述支撑侧板之间的多组水平消波板上均密布有多个第一消波孔，多组水平消波板上的第一消波孔孔径从上至下逐渐减小，且多组水平消波板中任意相邻的两组水平消波板上的第一消波孔位置一一对应。
5.根据权利要求1所述的一种双向多重消波装置，其特征在于：所述消波室基座的左右两侧壁之间的多组竖直消波板上均密布有多个第二消波孔，多组所述竖直消波板上的第二消波孔孔径向出水孔方向逐渐减小，且多组竖直消波板中任意相邻的两组竖直消波板上的第二消波孔位置一一对应。
6.根据权利要求1所述的一种双向多重消波装置，其特征在于：所述出水孔的截面为圆形或者方形。
7.根据权利要求1所述的一种双向多重消波装置，其特征在于：所述消波室基座的底板上设有多组连槽，相对称的两组竖直凹槽之间通过连槽形成一体结构，所述竖直消波板的底端插设在连槽内。
8.根据权利要求1所述的一种双向多重消波装置，其特征在于：多组所述水平凹槽在支撑侧板上等间距分布，水平凹槽的深度不少于支撑侧板厚度的二分之一，多组所述竖直凹槽在消波室基座的左右两侧壁上等间距分布，竖直凹槽的深度不少于消波室基座的左右两侧壁厚度的三分之一。
9.根据权利要求1所述的一种双向多重消波装置，其特征在于：所述支撑侧板的厚度不少于消波室基座左右两侧壁厚度的二分之一。
技术总结