港池多向造波机控制系统研究及应用

论文摘要

目前,波浪模型试验广泛应用于涉及到波浪问题的海岸和海洋工程问题的研究领域。利用实验室多向造波机造波来模拟实际状况下的波浪,为工程设计和科学试验提供可靠的试验数据具有重要的意义。本文以天津大学港口海岸及近海工程实验室60×40×1.2米港池多向造波机为对象,基于MFC创建单文档作为用户主界面,进行界面程序的编写,应用VC++编程语言按照不同界面的参数要求,设定公共变量,编写不同的实现函数,进而实现时序列算法程序,开发出上位机控制程序的软件。此软件能够模拟产生各种形式的波浪,包括不同波浪要素的规则波;用不同谱型模拟单向不规则波,还可以进行不同方向函数选择的多向不规则波模拟;非线性波（椭圆余弦波、孤立波）的模拟、由不同波群因子产生的波群的模拟;设计用CSocket类进行数据通信,选择CSocketFile类和CArchive类制作数据的传输过程,设定变量作为网络命令,实现了上位机与下位机的网络通信,可以进行数据的传输,网络监视造波机的运行状况;对采集的数据进行统计分析。本文对造波机造波性能方面也做了测定,针对各种条件下造波实验,分别进行规则波品质分析,不规则波的实测谱型与目标谱型的对比分析。依据现有条件测试不同水深的最大造波极限、分析得到适合造波周期范围。最后将所开发造波控制软件成功应用到威海船厂搬迁整体波浪模型实验研究中,进行了不同水位,斜向规则波和单向不规则波造波试验和波浪数据采集,根据实验结果,提供了防波堤修改方案。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和研究意义
• 1.2 国内外造波机简介
• 1.2.1 造波机的分类
• 1.2.2 国内外造波技术发展历程
• 1.2.3 国外港池造波发展近况
• 1.3 SynqNet 运动控制网络在港池造波机中的应用
• 1.4 港工整体波浪模型试验技术
• 1.5 本文的工作
• 第二章 波浪理论及波浪模拟理论
• 2.1 规则波波浪理论及物理模拟
• 2.1.1 微幅波模拟理论
• 2.1.2 有限振幅Stokes波理论
• 2.2 非线性波浪模拟
• 2.2.1 椭圆余弦波
• 2.2.2 孤立波
• 2.3 随机波浪理论及物理模拟
• 2.3.1 随机波浪理论
• 2.3.2 随机波浪模拟理论
• 2.4 波群模拟
• 2.5 波浪要素统计分析
• 2.6 谱估计
• 2.7 贝叶斯方法方向分析
• 第三章 多向造波机硬件简介
• 3.1 港池造波机整体系统组成
• 3.1.1 控制系统及机械部分
• 3.1.2 采集系统
• 3.2 消波装置
• 第四章 多向造波机软件控制程序
• 4.1 概述
• 4.2 软件工作环境简介
• 4.3 造波软件程序概述
• 4.3.1 多线程编程
• 4.3.2 动态链接库的调用
• 4.4 网络通信的编程
• 4.4.1 TCP/IP模型
• 4.4.2 客户机/服务器模式
• 4.4.3 套接字（socket）介绍
• 4.4.4 Socket编程的流程
• 4.4.5 程序中有关网络通信
• 4.5 程序模块介绍
• 4.5.1 生成波浪信号板块
• 4.5.2 网络通信板块
• 4.5.3 数据处理板块
• 第五章 多向造波系统整体性能指标检测
• 5.1 规则波波浪参数和结果分析
• 5.2 不规则波波浪参数和结果分析
• 5.3 造波机性能检测
• 5.3.1 造波能力检验
• 5.3.2 造波重复性效果检测
• 第六章 威海船厂搬迁扩建整体波浪物理模型实验
• 6.1 实验背景介绍及目的
• 6.2 实验情况说明
• 6.3 实验结果及分析
• 第七章 港池多向造波机的维护与保养
• 第八章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢