波浪生成研究和实验教学用水槽系统设计.pdf

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1、第41卷第4期2012年08月船海1程SHIP＆OCEANENGINEERINGV014lNo4Aug2012doi：103963／jlssn167I-7953201204023波浪生成研究和实验教学用水槽系统设计马勇，由世洲。马良，龚小超(哈尔滨工程太学多体船技术国防重点学科实验室．哈尔滨150001)摘要：针对渡浪生成研究和波浪生成实验教学需要，基于摇板式造波机生波技术设计一种波浪生成研究和教学用水槽系统。利用该水槽系统进行规则波生成实验、不规则波生成实验、规则波重复性实验，结果表明，此水槽系统满足实验研

2、究和教学需要。关键词：波浪；实验；水槽；系统；设计中周分类号：TVl31．66文献标志码：A文章编号：1671—7953(2012)04-90884)4利用水池进行波浪生成研究⋯。、船舶水动力性能研究以及波浪生成教学工作已经比较普及，但是，研究工作需要动用大型仪器设备，需要较多的实验人员，波浪生成能耗大，用时长，效率低，不方便进行研究和实验教学”⋯。针对上述问题．基于摇板式造波机生波技术，设计一种波浪生成研究和教学用水槽系统，利用该水槽系统，进行规则波生成实验、不规则渡生成实验、规则波重复性实验，并根据实验结

3、果分析水槽系统性能。1摇板式造波机工作原理摇板式造渡机m1通过机械驱动使摇板绕同定转轴摆动，摇板在摆动过程中扰动水面，使槽中水波动．见图1。Zlu／／一⋯，H薹f、。牛22_Jd隅鞣蒿是撬篙萌镟【?等曩紧鞭蒜度图i摇板造波示意收稿日期：2012—02—29修回日期：2012—03一】2资助项目：国家海洋可冉生能源专项资金项目(GHME2010GC02一1)：中央高校基本科研业务费专项基金【HEUCFl10132)第一作者简介：马勇(1980～)，男，博t生，讲师研究方向：船舶水动力性能试验技术，海洋能利用及流

4、体力学测试技术E·mail．mayon902@hrbeueducn波高与造波摇板的摆幅有关，波浪周期与造波摇板的摆动周期有关。对于小振幅的线性波，摇板摆蝠与波高之间的关系为Ⅳ=2Me．(1)式中：肘——系数，吖=2—[k—ab．—shikod订7而ch磊kod瓦+cihk瓦o(d万-—h)一]slakod(2)其中：‰——波数，由Ⅳ2一kogthkod=0确定，∞为波浪的圆频率。2水槽系统设计2．1槽体部分槽体部分结构主要从波浪生成、波浪观察、波浪参数测量、结构强度和消除对波浪干扰等方面考虑．主要包括首槽体、

5、可视段槽体、消波网、造波摇板、连通管和尾槽体，结构形式见冈2。i一首横体：2一町视段槽伴3一潲渡网t4．造波摇扳5．”轴；6一疆』盥f}．7．足惜体图2槽体部分结构示意首槽体采用角钢骨架结构，钢板壁面，具有相对宽敞的整流空间，槽体顶端设有盖板，用于安装线眭执行器；可视段槽体采用角钢骨架结构，玻璃壁面，方便波浪的生成观察，横向设有4根角钢骨架，玻璃为透明钢化玻璃；尾槽体采用角钢骨架结构，钢板壁面，具有相对较大的整流空间，槽体上设有盖板，用来防止水飞溅；连通管位于可视段槽体下方，首槽体和尾槽体之间，保证了水槽内水

6、的波浪生成研究和实验教学用水槽系统i殳计——马勇，由世洲，马良，龚小超连通．并对消除槽端干扰起到钢质材料。定作用，连通管为2．3波浪参数采集与分析处理子系统水槽系统采用摇板造波，板体材料为有机硬塑料。造波摇板下端同连有轴套，轴套与转轴相连，线性执行器推动造波摇板绕转轴转动。转轴为钢质材料，距槽底一定距离。造波摇板结构见图3。I·般体；2·碰接烂；3一转轴图3造波摇板结构示意消波网用来消除反射波干扰，采用铝框架矩形箱体结构，宽度与水槽可视段槽体相等。铝框架在四周和底部布消波网，内部不规则堆网，网面材料为直径0．

7、2mm的尼龙丝，正方形网7L边长为0．5mill，铝框架和消波网形成的矩形箱体挂于可视造波段末端。槽体部分是波生成的载体空间，造波摇板绕转轴摇动击水，生成波浪，波浪从槽首造波摇板处经可视造波段传向槽端消波装置和尾槽体，在槽端经消波网消波和尾槽体整流作用后，经连通管再次整流并实现弱流循环。2．2造波控制子系统造波控制子系统包括线性执行器、线性执行控制器、造波控制软件。线性执行器和线性执行控制器”1采用PAR—KER线性执行器和线性执行控制器．工作功率和电压为500W和220V。造波控制软件由两部分组成。上位机编

8、译软件EASI—V和下位机执行软件。在上位机集成编译环境中使用PARKER自带语言进行参数设定，控制线性执行器运动的加速度、减速度、摆幅和周期，或通过程序接口，输入波能谱函数和传递函数，控制程序调试编译成功后，再通过RS232电缆下载到PARKER线性执行器的控制器内存中。重新启动PARKER的控制器，下位机执行软件按照内存中的程序来执行所设定的运动，实现对造波摇板的运动控制。波浪参数采集与分析处理