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1、中国石油大学海洼坯境实验报告每空1分，共10分波浪对圆柱的作用力实验2015一、实验目的I员I柱是海洋工程中最常见的结构物Z-o通过线性波对圆柱的作用实验，让学生建立起波浪对结构物作用的基本概念，并了解测量结构物上波浪力的方法和过程，以及对测量结杲的处理。在此实验中，应注意波要素、惯性力和阻力三者之间的相互关系。二、实验内容(1)了解波浪力测量的工作原理；(2)了解波浪力记录的要求和特点；(3)了解［员I柱受力的特点和波浪力测量手段;(4)分析实验结果。三、实验设备(1)圆柱模型(塑料或铝合金)一根；(2)波高仪一套；(3)桩力传
2、感器一套；(4)固定支座一套；(5)固定夹若干；(6)量测系统一套；(7)圆柱固定器两个。四、实验步骤当波浪作用在I员I柱上时，耍仔细观察圆柱迎波面上的溅高和离波向的涡流；同时开起量测系统的采样开关，记录波浪和作用力的过程线，记录10〜20个周期。并仔细作好各种标记和观测记录。可采用相同或不相同的波要素重复进行3〜5次实验，将各次的观测结果填表记录。波浪对圆柱的作用力由惯性力Fhi和拖曳力（拖曳力）Fhd两部分组成，可用莫里森方程进行计算。该方程为：Fh~^hi+饥）=c“pvq+qCd•“，兀Hch[k（z+d）]cu-cos&
3、,Tsh（kd）式中：G/—质量系数;可取2.06—拖曳力系数;可取1.2V-岡柱单位长度的排水体积；A-圆柱单位长度的垂直于流动方向的投影面积；u一水质点速度的分量；H一波高；K—波数；d-水深；T—波浪周期；0—相位角。根据以下公式计算作用在圆柱上的总水平力的大小，得到最大波浪作用力值Fh=Fhdcos&
4、cos+Fhisin&五、数据处理（画出表格、写出算例、给出波长迭代计算的程序等）（35分）波浪对圆柱的作用力实验记录表实验组次1234波周期T/Sec5.535.475.433.88波高H/cm1.72.83.62.2水深
5、h/cm69.569.569.569.5桩径d/cm4.984.994.974.98实测力FHmax/N0.1130.3550.3690.148计算力FHmax/N0.0676530.1452670.2209390.118766以第一组实验数据为例，作用在岡柱体上的总水平力为：Fh二FHDmaxCOS0
6、COS0
7、+FHImaxSin0其中FHDmax为最大总水平拖曳力,为最大总水平惯性力FHDmax=(CdyDH2/2)*K】,K】={2k(d+H/2)+sh[2k(d+H/2)]}/8sh(2kd);FHIrnax=(CMYH
8、D%⑻*Q,K2=Sh(kd)/ch(kd)查表得波长计算公式:L=(gT2/2n)*th(kd)；通过迭代法计算波长L,取初值L二13,输出结果分别为波长L和波数k迭代程序：#include#includeintmain(){doubleg二9.8,t,a,k,L,h;inti;scanf(H%lf%lf%f,&t,&L,&h);a=g*t*t/(2*3.14);for(i==0;i<=200;i++){k二6.28/L;L=a*tanh(h*k);0.4418960.4418750.441
9、8950.4418760.4418940.4418770.4418930.4418780.4418920.4418790.4418910.4418800.4418900.4418810.4418900.4418810.4418890.4418820.4418890.4418820.4418880.4418820.4418880.4418830.441888return0;E3C:Users17854Desktop11binDebug11.exe(14.212158114.21152614.212120[14.2115
10、62■14.21208614.21159314.21205614.21162114.21203014.21164614.21200714.21166814.21198714.21168714.21196914.21170414.21195314.21171914.21193914.21173214.21192614.21174414.21191514.21175414.211905rrocessTeturned0(0x0)executiontime:15.883sPressanykeytocontinue.微轨拼首二二:所以L二1
11、4.212,k二0.442,又水深h=0.695m,波高H二0.017m。可求得：K］二0.292641,FHDmax二0.024765073NK2=0.415201642,FHimax=0.0428877N由上式可知FHImax>2FHDmax，
