海洋力學(xué)模型測(cè)試系統(tǒng)

海洋力學(xué)模型測(cè)試系統(tǒng)        

   海洋力學(xué)模型測(cè)試系統(tǒng)是針對(duì)海洋工程、地質(zhì)力學(xué)及環(huán)境模擬研究的專用實(shí)驗(yàn)設(shè)備，主要用于模擬海底土體、結(jié)構(gòu)物與海洋環(huán)境的相互作用。其核心功能包括波浪-海流-土體耦合加載、結(jié)構(gòu)物響應(yīng)監(jiān)測(cè)及長(zhǎng)期穩(wěn)定性評(píng)估。以下是系統(tǒng)的關(guān)鍵組成、技術(shù)規(guī)范及典型試驗(yàn)方法：

　　1. 系統(tǒng)核心組成

　　（1）模型箱主體

　　尺寸范圍：

　　– 小型研究用：1m×1m×0.8m（長(zhǎng)×寬×高，適用于局部沖刷試驗(yàn)）。

　　– 中型研究用：2mx2mx2

　　– 工程級(jí)：5m×3m×2m（可模擬樁基群或海底管纜相互作用）。

　　 材料：

　　– 透明強(qiáng)化玻璃（觀察流場(chǎng)，抗壓≥0.5MPa，ASTM C1048）。

　　– 不銹鋼316L框架（耐海水腐蝕，NORSOK M-001標(biāo)準(zhǔn)）。

　　– Q235鋼板氧化

　　（2）環(huán)境模擬模塊

　　波浪生成系統(tǒng)：

　　– 類型：伺服作動(dòng)器。加載能10Kn，25kn、50KN

　　– 加載方向，三個(gè)方向（XYZ）

　　– 參數(shù)：波高0.1-1.5m，周期1-10s（模擬JONSWAP譜或規(guī)則波）。

　　海流系統(tǒng)：

　　– 雙向泵控流速0.01-2m/s（精度±1%，ADCP校準(zhǔn)）。

　　土體加載單元：

　　– 靜/動(dòng)態(tài)加載板（軸向力≤50kN，頻率0-5Hz）。

　　（3）傳感器陣列

       2. 典型試驗(yàn)項(xiàng)目與規(guī)范

　　（1）海底管道沖刷試驗(yàn)

　　 模擬條件：

　　– 流速0.3-1.2m/s（對(duì)應(yīng)雷諾數(shù)1×10?~5×10?）。

　　– 砂土粒徑d??=0.2-2mm（符合DNVGL-RP-F114）。

　　終止標(biāo)準(zhǔn)：

　　– 沖刷坑深度≥2倍管徑或平衡狀態(tài)（連續(xù)1h無變化）。

　　（2）海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)動(dòng)力響應(yīng)

　　 加載模式：

　　– 水平循環(huán)荷載（幅值5-20%豎向承載力，頻率0.1-0.5Hz）。

　　 監(jiān)測(cè)重點(diǎn)：

　　– 累積轉(zhuǎn)角（≤0.1°為彈性極限，ISO 19902）。

　　（3）海底滑坡模擬

　　觸發(fā)機(jī)制：

　　– 斜坡角度15-30°，孔隙壓比ru≥0.8時(shí)啟動(dòng)（參考NGI滑坡模型）。

　　數(shù)據(jù)采集：

　　– 高速攝像機(jī)（≥500fps）記錄滑移面演化。

　　3. 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

      4. 數(shù)據(jù)與控制系統(tǒng)

　　軟件平臺(tái)：

　　– LabVIEW或Python開發(fā)，集成Fluent/OpenFOAM流場(chǎng)解析模塊。

　　控制邏輯：

　　– PID閉環(huán)調(diào)節(jié)（波浪-海流-土體加載耦合反饋）。

　　數(shù)據(jù)輸出：

　　– 原始采樣率≥10kHz，后處理生成應(yīng)力-應(yīng)變-流速時(shí)空云圖。