【毕业设计】摇板式造波机的设计 开题报告

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1、中国海洋大学本科毕业设计开题报告题目摇板式造波机的设计院系工程学院专业11机械设计制造及其自动化学生姓名刘捷舟学号080242011022指导教师宋丽娜教务处制表2015年3月20日9一、选题依据21世纪是海洋世纪，因为海洋蕴藏着丰富的资源，是人类赖以发展的新空间。随着海洋开发的飞速发展，针对波浪的研究显得愈发重要。波浪对船舶、水利、海工建筑、海上石油开采等许多领域的研究都具有重要的意义。在船舶领域中,研究船舶的运动性能与波浪的关系;在码头、堤坝等水利工程中,研究其及抗波浪能力;在海上石油开采中,分析海上

2、钻采设备对海浪的抗疲劳性能。另外，在大型的水上娱乐场，人们制造人工波浪，使用有游客享受到更多的乐趣。造波机便是制造波浪的一种装置，它是一种与海浪试验水池配套的基础设施，作用是在试验水池中激起不同波长和波高的波浪，来模拟自然界中的实际波浪，并测定各种数据，为相关设计提供理论依据。二、文献综述总的说来，对海浪的研究手段大致可分为三种，分别是理论分析，现场勘测和实验室模拟。理论分析是主要通过牛顿力学原理，流体力学等方法来分析波浪的运动，但由于环境的复杂性，只能计算出特定条件下波浪运动情况，这并不具有一般性，用特

3、例来代替一般显然会产生极大地误差。现场勘测则是在实际的波浪情况下进行试验，并统计数据，它的优点是准确无误，但是会受到太多的环境干扰，对试验产生影响，试验人员必须把握好试验时机。另外，现场勘测会耗费大量的人力，物力，财力，与之相比，实验室模拟的花费要少得多，也不会受到环境太多的干扰，但实验室条件有限，得到的结果与实际会产生一些误差。造波机便是一种制造波浪的设备，通过制造不同波长和波高的规则波或者不规则波，来模拟实际海浪，用于测定各种数据，为相关研究提供依据。这对船舶、水利、海工建筑、海上石油开采等许多领域的

4、研究都具有重要的意义。迄今为止，造波机的形式多种多样,以机械式为主,即通过造波机的机械运动对水体施加干扰产生波动，常见的造波机有以下几种：1.摇板式：在实验水池中，用下端铰接，上端能前后摇动的摇板，制造人工波浪的设备。波高的控制由摆动幅度确定,波长和周期则由摆动频率来确定。摇板式造波机一般应用于深水域造波。图1.摇板式造波机示意图2.推板式：又称作活塞式，通过连杆驱动设在水槽中一端的活塞进行往复运动,使池中水产生波动。波高由活塞的冲程决定，波长由往复运动的频率决定。推板式造波机一般应用于浅水域造波。图2.

5、推板式造波机示意图93.气压式：气压式是利用气压的变化来产生水面波动。如负压提升法,也可以是通过鼓风机产生的高压气体作为扰动源,通过改变气压的大小改变波高,气量的大小改变波长。图3.气压式造波机示意图4.冲箱式：冲箱式造波机的运动装置是一断面呈特殊形状的柱体。通过该部件沿垂直水面方向作往复运动达到造波的目的。运动的频率决定了波浪的大小。图4.冲箱式造波机示意图为了模拟出符合自然界的海浪，国内外的学者进行了长期的研究，提出了各种研究方法，制造了各种试验设备。国外很早的开始了造波水池的研究。1932年，世界上

6、第一座工程试验的波浪水槽由美国美国陆军工程兵团海岸工程研究中心的前身——海滩侵蚀管委会(TheBeachErosionBoard)所建造。1950年法国Sogreah试验所研制出“蛇形造波器”。建于1956年的荷兰瓦格宁根水池,是世界上最早的一座耐波性水池,该水池长100米,宽24.5米,深2.5米,采用摇板式蛇形造波机,摇板高1.4米,宽0.6米,摇动绞链位于水下1.15米,产生的波长为1.56米。美国泰勒水池建于1958年,水池为矩形,造波机采用空气式造波机,可对长峰不规则波及短峰波进行模拟。图5.泰

7、勒水池我国从50年代开始造波方面的研究工作,早期的造波机一般是从国外购置。50年代初,中国第一台规则波造波机研制成功。70年代末大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室利用引进的“CROMEMC”微机作为控制机,研制了国内第一台不规则波造波机——调频式造波机,因其机械惯性较大,仅能模拟一些简单的波谱。80年代,大连理工大学在对从美国引进的大型水槽不规则波造波机及多向不规则波造波机等设备消化吸收的基础上,同时综合分析了国内外先进造波技术,和国内几家科研单位共同研制了低惯性电机驱动式不规则波造波机和液伍伺服式

8、不规则波造波机。90年代以后,国内外已完全采用计算机进行造波控制。计算机控制运用到造波机系统，使为造波技术和对波形的控制进入到了一个新的研究领域。目前，国外技术比较先进的大型水池主要有：挪威MARINTEK海洋深水试验池，荷兰MARIN的海洋工程水池，巴西LabOceano海洋工程水池，以及日本国家海事研究所的深水海洋工程水池等；国内的大型造波水池主要有：中国船舶科学研究中心适航性与海洋工程水池，上海交通大学海洋深水试验池等。