立波波壓力實驗

大學海洋環(huán)境試驗報告110分。具體試驗內(nèi)容：格式樣板如下，字體均用宋體。2023一、試驗目的與要求從波浪理論可知，波浪正向入射到光滑不透水直墻時，反射波與入射波的 波要素確定值 相等，兩者完全迭加產(chǎn)生穩(wěn)定的立波。學生的實際動手力量和通過試驗手段驗證波壓力計算方法的力量。二、試驗內(nèi)容入射波波高 測量；立波 波高 測量及計算計算反射系數(shù)；觀看立波波腹及波節(jié)消滅的位置并作好記錄；在直立墻上沿 高程 布置壓力傳感器，測量波壓力分布。三、試驗原理立波的特性是 波周期T 和 波長L 不變，波高H 增加一倍，相應的波壓力也大大增加。反射系數(shù)的計算：假設測量入射波高為Hi，Hr，Kr的計算公式為：Kr=Hr/2.波壓力的理論計算：波壓力沿水深的分布是不同的。由波浪理論可知，波壓力：Pzgz(1/2)gH—水密度；g—重力加速度；.

ch{k(zh)}cos()ch(kh)k波數(shù)；—相位角；hz—水面下深度。波壓力呈周期性變化，其最大值為波峰時的壓力P最小值為波谷時的壓力P另z z一方面波壓力又是水面下深度z的函數(shù)。四、試驗設備1112數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；造波造流水槽。五、試驗預備與步驟防波堤沿高度方向每隔 3cm 鉆一個孔作為安裝壓力傳感器用板的長度要適度。測量并記錄靜水深度h；將有機玻璃板放入水中，開啟造波機，調(diào)整頻率旋鈕，造出適宜的波，并形成立波。測量立波的波高，波周期，波長和波壓力。Hr利用秒表測量立波周期Tr利用卷尺測量立波波長Lr利用水下動態(tài)波壓力傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量不同水深的波壓力試驗完畢，關閉造波機，整理試驗臺，在教師簽字之后離開。六、試驗數(shù)據(jù)處理〔寫出處理過程，包含相應表格、反射系數(shù)的計算、分析等，其中波壓力的計算要求給出算例〔共40分〕靜水深度h 0.223 米。入射波：波周期T=i1.77秒，波長L=i2.24米，波高H0.023i米。T=1.71L=2.47H=0.045米。iii123456-0.193-0.163-0.133-0.103-0.073-0.0432.041.7731.4851.2160.9430.691.4621.1720.880.5970.3210.0242081.2611788.9141497.6791207.573918.6182630.84391511.6781214.373914.8421613.0541308.963625.121試驗組次Z/m測定值試驗組次Z/m測定值/Kpa測定值/K”P”a理論計算/Pa理論計算/Pa依據(jù)線性波浪理論的波壓力公式Pzgz

1gH

()2 ch(kh)；ρ=1000kg/m^3,H=0.045m,h=0.223m,g=9.8m/s^2k=2Π/L=3.14*2/2.47=2.54cos1 cos1波峰處 ，波谷處 ；zz=-0.193Pz-=-1000*9.8*B2-1000*9.8*0.045*COSH(2.54*(B2+0.223))/COSH(2.54*0.223)；Pz+=-1000*9.8*B2+1000*9.8*0.045*COSH(2.54*(B2+0.223))/COSH(2.54*0.223)同理可求得各組壓力。波波長大于儀器長3m，當一個波還未傳播完成，遇到擋板反射回來的波就與原始波進展了疊加，使波高越來越大，隨著試驗的進展，測量波高遠大于真實波高，由Pzgz

1gH

()2 ch(kh) 可知，波峰、波谷的測定值會七、思考題〔45〕波腹波節(jié)的位置，并說明為什么10分答：波峰位于距擋板L/4、3L/4、5L/40L/2L周期一樣，其中向左推動的波是向右推動的波只方向相反，互為鏡像，兩者初始相位相差π，波遇到擋板發(fā)生全反射，所以擋板處是波節(jié)位置.波壓力波浪動水壓力20分〕分析直立堤上波峰、波谷時立波波壓力測定值與計算值的誤差〔給出百分比〕及其影響10分〕答：波峰、波谷壓力的測量值與理論值之間的誤差已經(jīng)遠遠超過了理論值的大小。影響因素：1、本試驗立波波高與靜水深度之比為H/D=0.0545/0.2=0.2725，不符合微幅波理論波誤差；2、測量時間過長，導致波的無限制疊加，測量結(jié)果無限偏大。3、試驗儀器制造及測量時存在系統(tǒng)誤差，現(xiàn)場試驗時的晃動導致數(shù)據(jù)記錄誤差，微小的晃動可能導致所測量的數(shù)據(jù)有很大的不準確本試驗中波高傳感器應放置在水槽上什么位置，并說明為什么〔5分〕1/2可能露出水面，假設位置過低，傳感器可調(diào)動范圍小七、試驗總結(jié)〔也可對試驗中消滅的問題進展分析〔5分〕