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正文

新型流沙瀑布水景景观设计

摘要:对传统的流沙瀑布水景进行了改造,将流沙的导管改用为毕托管,利用毕托管在缩口处流速压强特性,形成负压,从而使流沙瀑布进行运行,解决了增氧泵带来的噪声问题又能够解决流沙易堵等问题,给人们的生活带来更舒适的享受。
关键词:流沙瀑布,毕托管,景观设计
1 、背景分析
       水族产品日渐丰富,水族市场更加繁荣昌盛[1],可是水族箱中只有一些鱼儿游来游去虽然好看,却不免让人感觉有些单调。山水风景美丽如画,山和水是大自然中主体,可以说自然界中缺少了水,就像缺少了活力,缺少了生命的源泉。水族箱中的景观在感观上是“静止”的,因缺乏动感而显得较为呆板,显得有些美中不足。流沙瀑布作为一种近年来出现的一种新型的水景景观颇受人们喜爱。流沙瀑布水景的基本原理是采用增氧泵形成负压,利用气泡上升的原理,如图1所示,使造景内部的水流快速流动并带动底部沙箱中的沙子向上运动,当沙子到达流沙瀑布造景上部的出沙口处时流出,利用重力的作用重新回落到流沙造景底部的沙箱中,形成动态的流沙瀑布效果。
流沙瀑布原理图_论文发表




图1流沙瀑布原理图
       然而在实际使用中,这种流沙瀑布景观的确有很多问题。增氧泵的原理是将空气压入水中,让空气中的氧气与水体充分接触,使氧气融入水中,由于采用空气作为动力源和载体,会在流沙瀑布造景附近形成气泡,降低了水族箱或鱼缸的整体画面感,并且增氧泵设置在水箱外,启动后噪声很大,给人们的生活、工作带来许多不便。另一方面,水箱换水时,水体容易溢出,增氧泵外置有安全隐患。另外由于气泡的产生是间断性的,因此无法形成连续稳定的水沙混合体,造成沙子间歇性的从出沙口处流出,与实际的瀑布效果存在差异,降低了流沙瀑布动态效果的真实感。同时由于流沙不连续,从而在出沙口处会发生堆积现象,导致流沙出口堵塞。此类方式与我们提过的另外一篇文章浅谈多塔斜拉桥桥塔样式设计很相似,因此,现代快节奏的工作生活让人们感到疲倦,家居水箱的出现缓解了人们的疲劳,居家的舒适感、安全性尤为重要。因此仿真度高、安全性能强、美观大方一体式的流沙瀑布景观研制尤为重要。
2、设计原理
      本项目以此为突破口,将水景的核心设置改用为潜水泵,潜水泵一般是作为过滤装置的水流交换而设置在鱼缸中的,主要是让死水变活水作用是将鱼缸水提升至过滤槽后,再通过滤槽的各个区域,然后回流到鱼缸,起到循环的作用。利用流体的流动作为水沙运动的动力,可以保证流沙的流动连续性。同时为了增强在流沙进口处的动力,改变易堵的问题我们采用毕托管进行构建。依据欧拉方程由下式所示:







       依据能量守恒原理,在沿流线运动过程中,总和保持不变[3]。正压流体在有势彻体力作用下作定常运动时,对于重力场中的不可压缩均质流体,显然,流动中速度增大,压强就减小;速度减小,压强就增大;速度降为零,压强就达到最大(理论上应等于总压)。根据毕托管的特性,我们将流沙的导管改用为毕托管。发动潜水泵将水体输入到毕托管中,水体由毕托管的粗管流入细管在缩口处流动速度增大,压强减小,形成负压,从而使流沙瀑布进行运行,如图2所示。
设计原理图_期刊发表






2设计原理图
      这样一体化的设计既解决了增氧泵带来的噪声问题,又能够解决流沙易堵等问题,给人们的生活带来更舒适的享受。
3、成果展示
      基于以上设计理念,设计了新型的流沙水景装置,如图3所示。
核心构件展示_文章发表




图3核心构件展示
      如图4,图5所示,用毕托管作为核心构件,用假山石、水草等景物加以装饰做成一个水箱。
实际效果图;3D演示动态图_论文发表










图53D演示动态图
4、结语
      将普通输沙管换为毕托管,增氧泵换为潜水泵,水箱多次运转后,普通水箱已经出现出沙不连续、噪声大、水体溢出等问题。而我们的新型流沙瀑布运转依然很流畅。
      新型流沙瀑布的出现解决了市面上瀑布水箱普遍存在的问题,满足了人们对于水族箱越来越高的刚性需求,故而改进水箱的人性化设计是很有必要的。新型水箱的设计也可根据景观类型与水箱用途变换不同的造景风格。

参考文献:
[1]李开春.小小水族箱装着大世界[J].宠物世界,1998(2):10-20.
[2]董曾南.清华大学水力学教研组.水力学(上册)[M].北京:高等教育出版社,1995.
[3]余常昭.清华大学水力学教研组.水力学(下册)[M].北京:高等教育出版社,1995.

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