本發(fā)明屬于水力模型實驗，特別涉及一種基于3d打印溢洪道模型的生態(tài)消能組裝置及方法。
背景技術：
1、針對傳統(tǒng)3d打印溢洪道模型消能方案切換困難的問題，提出一種模塊化生態(tài)消能裝置。當前水工實驗出現(xiàn)采用3d打印技術制作物理模型，結合數(shù)值模擬開展多方案驗證的實驗方法，但物理模型存在消能模式單一、消能組件更換耗時耗力等缺陷。傳統(tǒng)消能結構多為固定粘貼式設計，需同步一體打印或后期切割安裝，無法快速切換實驗方案。
2、專利cn119507387a公開了一種具有返流式消能結構的j型側槽溢洪道結構及使用方法。該專利的返流式消能結構包括弧形側槽溢流堰、弧形側槽底板、弧形側槽邊墻、7型消能頂板、梯形消能墩、弧形側槽上游擋墻、泄槽前調整段和泄槽段，泄槽前調整段的上游端與弧形側槽相切，7型消能頂板位于側槽邊墻頂部，j型布置能較好的適應較陡的岸坡地形，避免產生開挖高邊坡的同時增大了溢流前緣長度，增加了側槽溢洪道的泄流量，該發(fā)明雖然能有效減少側槽深度，降低靠山側側槽邊墻高度，返回的水流與弧形側槽溢流堰下泄水流對沖后能量相互抵消，達到消能和調整出槽水流流態(tài)的作用，但是并不適合于水工模型實驗，特別是在普及3d打印技術的前提下，其便捷性與可操作性受到了限制，不適合在短時間切換多種實驗方案；該專利針對溢洪道的消能措施只采取了在側槽邊墻，大部分消力池在進行消能時，消能墩將擔任主要消能功能，所以在進行水工模型實驗時，重點應關注消能墩板塊。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于3d打印溢洪道模型的生態(tài)消能組裝置及方法，采用魚鱗消能結構，改變水流流態(tài)，同時能夠調整消能高度。
2、為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種基于3d打印溢洪道模型的生態(tài)消能組裝置，包括安裝在泄洪道模型的斜坡段的魚鱗形水流平穩(wěn)組件，魚鱗形水流平穩(wěn)組件包括安裝底座，安裝底座上拼裝設置若干魚鱗模塊，魚鱗模塊包括模塊座，模塊座上設有用于安裝魚鱗塊的圓弧槽，圓弧槽上游端設有轉軸，魚鱗塊上游端轉動安裝在轉軸上，通過相對轉軸轉動魚鱗塊調節(jié)魚鱗塊下游端的翹起高度。
3、優(yōu)選的方案中，所述模塊座上設有對魚鱗塊進行限位的限位裝置，限位裝置包括卡頭，卡頭上設有操作鍵，模塊座上設有供操作鍵上下移動的移動槽，模塊座內設有與移動槽連通的移動腔，卡頭和移動座設置在移動腔內，圓弧槽側壁設有供卡頭穿出的通孔，移動座底部設有彈簧，用于將移動座向上頂起，魚鱗塊底部沿其轉動軌跡設置若干與卡頭配合的卡口。
4、優(yōu)選的方案中，所述移動腔出口設有頂蓋，移動槽設置在頂蓋上。
5、優(yōu)選的方案中，所述移動座底部設有三棱錐板，彈簧設置在三棱錐板底部。
6、優(yōu)選的方案中，包括設置在魚鱗形水流平穩(wěn)組件下游的邊墻水流平穩(wěn)組件，邊墻水流平穩(wěn)組件設置在泄洪道模型的彎道處的邊墻位置，邊墻水流平穩(wěn)組件包括緊貼邊墻的第一圓弧形塊，第一圓弧形塊的內側依次設置第二圓弧形塊和第三圓弧形塊，第一圓弧形塊內側和第二圓弧形塊內側均設有凹槽，第二圓弧形塊安裝在第一圓弧形塊內側的凹槽內，第三圓弧形塊安裝在第二圓弧形塊內側的凹槽內，第一圓弧形塊、第二圓弧形塊和第三圓弧形塊上游端通過銷軸連接，第二圓弧形塊和第三圓弧形塊通過繞銷軸轉動旋入或旋出凹槽。
7、優(yōu)選的方案中，所述第二圓弧形塊和第三圓弧形塊的下游端均設有限位槽，第二圓弧形塊和第三圓弧形塊旋出凹槽后通過在限位槽中插入銷塊對第二圓弧形塊和第三圓弧形塊進行限位。
8、優(yōu)選的方案中，所述魚鱗形水流平穩(wěn)組件下游設置消能切換組件，消能切換組件設置在泄洪道模型的消力池中，消能切換組件包括若干多邊形模塊，多邊形模塊之間的空隙通過填充模塊進行填充，多邊形模塊上設有插槽，消能墩組件插裝在插槽內。
9、優(yōu)選的方案中，所述消能墩組件包括矩形墩和t形墩，矩形墩和t形墩下端插入插槽中，所述插槽為“t”形槽，插槽避免傾斜設置使插槽從上到下橫截面逐漸變小。
10、優(yōu)選的方案中，所述多邊形模塊為六邊形結構，填充模塊為三角形結構。
11、本發(fā)明還提供一種基于3d打印溢洪道模型的生態(tài)消能組裝置的操作方法，包括以下步驟：
12、步驟1、完成泄洪道模型3d打印后，在泄洪道模型的斜坡段拼裝魚鱗形水流平穩(wěn)組件，在邊墻位置安裝邊墻水流平穩(wěn)組件，在消力池中拼裝消能切換組件；
13、步驟2、向下拉動卡頭，解除對魚鱗塊的限位，轉動魚鱗塊，調整魚鱗塊尾部的高度，調整完成后，松開對卡頭的向下拉動，在彈簧的作用下，卡頭伸入魚鱗塊底部的卡口中，對卡口進行轉動限位；
14、步驟3、將第二圓弧形塊或/和第三圓弧形塊從對應的凹槽中拉出，通過將銷塊插入限位槽中，完成對第二圓弧形塊或/和第三圓弧形塊的限位。
15、本發(fā)明提供的一種基于3d打印溢洪道模型的生態(tài)消能組裝置及方法，具有以下有益效果：
16、1、在泄洪道模型中預留凹槽用于安裝生態(tài)消能組裝置，通過可變換的魚鱗形水流平穩(wěn)組件與可旋進或旋出的邊墻水流平穩(wěn)組件改善水流流態(tài)。
17、2、通過消力池中拼裝多邊形模塊和填充模塊組成的消能切換組件靈活移動組合，改變消能方案，其中采用榫卯結構進行消能墩的固定。
18、3、本生態(tài)消能組裝置節(jié)省了大量的實驗時間與實驗成本，能夠盡快得到適合原本工程的水流流態(tài)改善措施與符合要求的消能方案。
1.一種基于3d打印溢洪道模型的生態(tài)消能組裝置，其特征在于，包括安裝在泄洪道模型（100）的斜坡段（130）的魚鱗形水流平穩(wěn)組件（200），魚鱗形水流平穩(wěn)組件（200）包括安裝底座（210），安裝底座（210）上拼裝設置若干魚鱗模塊，魚鱗模塊包括模塊座（220），模塊座（220）上設有用于安裝魚鱗塊（230）的圓弧槽（221），圓弧槽（221）上游端設有轉軸（240），魚鱗塊（230）上游端轉動安裝在轉軸（240）上，通過相對轉軸（240）轉動魚鱗塊（230）調節(jié)魚鱗塊（230）下游端的翹起高度。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于3d打印溢洪道模型的生態(tài)消能組裝置，其特征在于，所述模塊座（220）上設有對魚鱗塊（230）進行限位的限位裝置（250），限位裝置（250）包括卡頭（251），卡頭（251）上設有操作鍵（252），模塊座（220）上設有供操作鍵（252）上下移動的移動槽（222），模塊座（220）內設有與移動槽（222）連通的移動腔（223），卡頭（251）和移動座（253）設置在移動腔（223）內，圓弧槽（221）側壁設有供卡頭（251）穿出的通孔，移動座（253）底部設有彈簧（254），用于將移動座（253）向上頂起，魚鱗塊（230）底部沿其轉動軌跡設置若干與卡頭（251）配合的卡口（231）。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于3d打印溢洪道模型的生態(tài)消能組裝置，其特征在于，所述移動腔（223）出口設有頂蓋（224），移動槽（222）設置在頂蓋（224）上。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種基于3d打印溢洪道模型的生態(tài)消能組裝置，其特征在于，所述移動座（253）底部設有三棱錐板（255），彈簧（254）設置在三棱錐板（255）底部。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于3d打印溢洪道模型的生態(tài)消能組裝置，其特征在于，包括設置在魚鱗形水流平穩(wěn)組件（200）下游的邊墻水流平穩(wěn)組件（300），邊墻水流平穩(wěn)組件（300）設置在泄洪道模型（100）的彎道處的邊墻（110）位置，邊墻水流平穩(wěn)組件（300）包括緊貼邊墻（110）的第一圓弧形塊（310），第一圓弧形塊（310）的內側依次設置第二圓弧形塊（320）和第三圓弧形塊（330），第一圓弧形塊（310）內側和第二圓弧形塊（320）內側均設有凹槽（340），第二圓弧形塊（320）安裝在第一圓弧形塊（310）內側的凹槽（340）內，第三圓弧形塊（330）安裝在第二圓弧形塊（320）內側的凹槽（340）內，第一圓弧形塊（310）、第二圓弧形塊（320）和第三圓弧形塊（330）上游端通過銷軸（350）連接，第二圓弧形塊（320）和第三圓弧形塊（330）通過繞銷軸（350）轉動旋入或旋出凹槽（340）。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種基于3d打印溢洪道模型的生態(tài)消能組裝置，其特征在于，所述第二圓弧形塊（320）和第三圓弧形塊（330）的下游端均設有限位槽（360），第二圓弧形塊（320）和第三圓弧形塊（330）旋出凹槽（340）后通過在限位槽（360）中插入銷塊對第二圓弧形塊（320）和第三圓弧形塊（330）進行限位。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種基于3d打印溢洪道模型的生態(tài)消能組裝置，其特征在于，所述魚鱗形水流平穩(wěn)組件（200）下游設置消能切換組件（400），消能切換組件（400）設置在泄洪道模型（100）的消力池（120）中，消能切換組件（400）包括若干多邊形模塊（410），多邊形模塊（410）之間的空隙通過填充模塊（420）進行填充，多邊形模塊（410）上設有插槽（411），消能墩組件（430）插裝在插槽（411）內。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種基于3d打印溢洪道模型的生態(tài)消能組裝置，其特征在于，所述消能墩組件（430）包括矩形墩（431）和t形墩（432），矩形墩（431）和t形墩（432）下端插入插槽（411）中，所述插槽（411）為“t”形槽，插槽（411）避免傾斜設置使插槽（411）從上到下橫截面逐漸變小。
9.根據(jù)權利要求7所述的一種基于3d打印溢洪道模型的生態(tài)消能組裝置，其特征在于，所述多邊形模塊（410）為六邊形結構，填充模塊（420）為三角形結構。
10.一種基于3d打印溢洪道模型的生態(tài)消能組裝置的操作方法，其特征在于，包括以下步驟：