港工波浪模拟设备的研究

论文摘要

港口工程模拟波浪时要综合考虑波浪、潮流与风的影响,为了正确的模拟波浪、潮流与风,吸收式造波机、造流系统与造风系统是必不可少的试验设备。作为目前最先进的造波设备,吸收式造波机可以消除港工试验中的二次反射波对试验结果的影响,可以更真实地模拟波浪,提高港口、海岸及近海工程等模型试验的实验精度。本文在国内外相关研究的理论基础上,推导了吸收式造波机的运动控制方程,并着重研究将其通过计算机控制应用于实际中;结合实验水槽建设,设计了造波机的各组成部分,完成了数值计算与控制系统之间的通信、高频准确定时记数、程序接口与操作接口编制等,并分析介绍了波高传感器的研制。根据造流技术要求,进行了管路水力计算、管径的确定、造流水泵的选型与变频调速控制系统的设计;并且进行了造流系统的造流性能测试,测试结果表明该造流系统的造流性能比较理想,能满足造流技术要求。根据造风技术要求,进行了风机的选型、变频调速控制系统的设计;并且进行了造风系统的造风性能测试,测试结果表明该造风系统的造风能力能够满足风场模拟要求。最后,在水槽中进行了一系列采用非吸收式与吸收式造波方法的规则波、不规则波模拟试验,对造波过程中入射波的波高或能量、波形稳定性和吸收率进行分析;试验结果表明,本文提出的吸收式造波方法能够有效地解决波浪试验过程中的二次反射波问题,该造波机产生的实际入射波参数和目标值的偏差满足了交通部《波浪模型试验规程》的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出及研究意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 项目概况
• 1.4 本论文研究的主要内容
• 第二章 吸收式造波机的基本造波原理
• 2.1 推板式造波机造波理论
• 2.2 吸收式造波理论
• 2.3 吸收式造波机的造波原理
• 2.4 本章小结
• 第三章 吸收式造波机系统的研究与设计
• 3.1 吸收式造波机系统的组成与工作原理
• 3.2 吸收式造波机系统总体设计
• 3.2.1 造波机设计参数的计算
• 3.2.2 机械装置设计
• 3.2.3 驱动装置设计
• 3.2.4 控制系统的设计
• 3.2.5 波高传感器
• 3.3 本章小结
• 第四章 造流系统的研究与设计
• 4.1 造流系统概述
• 4.2 造流系统设计
• 4.2.1 造流水泵的选型与管径的确定
• 4.2.2 造流控制系统
• 4.2.3 造流系统性能测试
• 4.3 本章小结
• 第五章 造风系统的研究与设计
• 5.1 造风系统概述
• 5.2 造风系统设计
• 5.2.1 风机的选型
• 5.2.2 造风控制系统
• 5.2.3 造风系统性能测试
• 5.3 本章小结
• 第六章 吸收式造波机试验及特性分析
• 6.1 试验布置与内容
• 6.2 造波试验结果及分析
• 6.2.1 规则波实验结果及分析
• 6.2.2 不规则波实验结果及分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢