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1、无反射不规则波造波机系统的研究_柳淑学A辑第18卷第5期水动力学研究与进展Ser.A,Vol.18,No.52003年9月JOURNALOFHYDRODYNAMICSSep.,2003文章编号:1000-4874(2003)05-0532-08无反射不规则波造波机系统的研究柳淑学,吴斌,李木国,王静(大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,大连116023)*摘要:水槽不规则波的波浪试验中,造波机和建筑物之间波浪的多次反射是影响试验精度的重要方面,本文给出了水槽中不规则波造波机无反射造波的方法,提出了不规则波代表频率的确定方法,长时间
2、造波试验研究结果表明,该文提出的方法是有效的。关键词:不规则波;造波机;无反射造波中图分类号:P731.2文献标识码:AIrregularactiveabsorbingwavemakersystemLIUShu-xue,WUBin,LIMu-guo,WANGJing(StateKeyLaboratoryofCoastalandOffshoreEngineeringDalianUniversityofTechnology,Dalian116023,China)Abstract:Thekeyproblemistopreventthemult
3、iplereflectionsbetweenthereflectivestructuresandthewavemakerduringphysicalmodeltest.Anactiveabsorbingw———————————————————————————————————————————————avemakersystemisdescribedandtherepresentativefrequencymethodforirregularwavesisproposedinthispaper.Physicalmodeltestiscond
4、uctedtoverifytheeffectivenessoftheproposedmethod.Keywords:wavemaker;irregularwaves;activeabsorbing1前言在波浪的传播及其与建筑物的相互作用的研究中,实验室物理模型试验研究是重要的研究手段之一,因此国内外建设了大量的不规则波造波机系统,用于不规则波对海上建筑物作用的研究,然而,由于不规则波造波机一般采用直立的造波板,造波机对试验域内反射波浪的再反射成为物理模型试验研究中必须避免的重要问题,因为实际海上波浪建筑物反射因此,进行不规则波浪与建筑物
5、的相互作用试验时,由于需要较长时间的造波,造波机与建筑物之间的多次反射,将严重影响试验区域内的波浪特性及试验精度,甚至使试验研究难于进行。因此如何使造波机能主动吸收域内的反射波浪,不发生二次反射,成为物理模型试验技术研究的重要课题之一,为此,国外近几年已开始进行这一问题的研究[1)4],Hirakuchi等[2]和ChiaChuenKao[4]等分别采用在造波板上设置浪高仪来监测波浪,进而修正产生波浪的造波信号来达到吸收槽内反射波浪的目的,但对于不规则波,波浪一般将传到外海而不会再对建筑物产生作用。由于波浪是由不同频率的组成波叠加而成,
6、如何在产收稿日期:2002-10-26(2003-01-15修改稿)———————————————————————————————————————————————基金项目:国家自然科学基金项目(59909001)和霍英东教育基金项目(81068)1965~,男,,教授,*柳淑学等:无反射不规则波造波机系统的研究533生波浪的过程中,瞬时处理不同频率成分的波浪,成为吸收式不规则波造波机研究的关键,而SchYffer等则采用在造波机前设置浪高仪,通过时域分离入反射波浪来确定槽内的反射波浪并转化为造波机的造波信号来达到吸收槽内反射波浪的目的,
7、但这种方法由于瞬时利用了前面一定时段的波浪数据,容易产生误差的积累而影响无反射造波的效果。我国近年来虽然建立了很多的不规则波水槽或水池,但仍未系统地开展这方面的研究,使试验设备的有效利用受到了很大限制。本文首先给出了不规则波造波机无反射造波的方法,提出了处理不规则波的代表频率法,然后采用物理模型对其进行了验证,并对如何判断造波机无反射造波的效果等相关问题进行了讨论。Xp(t)=Xp0exp(iXt)(7)图1水槽造波示意图[5]板的运动X(t)为一简谐运动Xp(t),即2基本理论其中Xp0为造波板运动的振幅,采用线性波理论,方2.1造波
8、理论方程———————————————————————————————————————————————典型不规则波浪水槽布置如图1,假定流体无粘性、不可压缩、无旋,造波机的运动相对于波浪为小量,则造波机产生
