波浪正向入射对斜坡作用实验

波浪垂直入射对斜坡影响的实验

一.测试的目的和意义

波浪对斜坡的作用力是海岸工程中常见的基本问题。然而，由于其复杂的机理，经典波动理论是基于不可压缩理想流体的势流理论，反映了波动传播的性能。波浪作用在斜坡上时，不宜面对漩涡、掺气、突变、分叉等复杂现象。

目前我们还不能根据现有的理论精确求解数学力学方程，对其作用机理也没有深入的了解，所以很难应用数值方法计算一般规律。因此，国内外尚无相关研究成果，在该领域基本是空白，工程实践急需理论指导，有必要对其进行全面的实验研究。

通过回旋波正入射到斜坡上的实验，分析了波浪在斜坡上的受力分布和最大压差分布。理解“陡波压力”的概念，拟合经验公式。

二、考试条件

实验在实验室一个30 m(长)× 0.5 m(宽)×1 m(高)的水槽中进行。推板式造波机用于造波。实验中使用的斜面由宽度为50 cm、厚度为10 mm的塑料板制成。斜面上的传感器布置在波峰和波谷之间，安装了8个压力传感器。数据由计算机收集和处理。根据当天的及时校准，测量系统的最大相对误差≤1%。三。实验方案

1.水深条件

0.1 <深长比< 0.35

其中，D为水深，L为波长，属于有限水深的圆；

2.波浪周期

T= 0.8s、1.0s、1.2s、1.4s、1.6s

3.波高

d = 6厘米、8厘米、10厘米、12厘米、14厘米、

4.采样频率

f = 400赫兹；

5.入射波方向角

= 90

6.斜坡倾角

= 19

7.测量波浪周期、波高、水深、斜坡上的压力、斜坡上的波浪爬高等。四。实验步骤

(一)实验准备阶段

1、仪器检查

检查实验设备，确定是否能正常工作。如计算机、AD板、电路、信号放大器、压力传感器、电源等。

连接8条传感器线，打开计算机数据采集系统。采集各个传感器的数据，分析数据的正确性，判断仪器是否连接以及好坏。

2.仪器安装

在对仪器进行检查时，发现部分原装传感器损坏，因此应更换损坏的压力传感器。拆除一些损坏的压力传感器电路，连接更换的压力传感器，并对八个压力传感器重新编号，以确保所有电路的正确连接。

考虑到压力传感器的测量频率和精度，在每个传感器电路上安装一个100uF的电容，用于过滤采集数据中的噪声点。

每个压力传感器的电路连接好，并对传感器采取相应的保护措施后，应再次对每个压力传感器进行第一次仪表检查，以确保电路的准确性和每个传感器采集的数据正常。

3.仪器的校准

在线路连接正确和收集数据的情况下，校准每个传感器。校准方法如下:

a)打开计算机中的压力传感器校准系统；

b)压力传感器探头用橡胶管连接在长U形玻璃管的一端，另一端与大气压力连通；

c)向U形玻璃管中加入水，保持U形玻璃管两端的气压为大气压，将封闭的U形玻璃管与压力传感器连接，加压使U形玻璃管两端保持一定的水位差，记录水位差，等待一段时间，观察水位是否变化，确保U形玻璃管的校准系统不泄漏；

d)等待U型玻璃管两端水位持平，记录压力传感器0的值(本实验以大气压为零点)；

e)改变压力传感器探头一端的气压，使U型玻璃管两端保持一定的水位差，并结合系统数据采集进行校准。加压通常是等间隔的，是由小到大，再由大到小，来回加减压力的过程。

表1校准期间每个传感器的K值

(2)实验测量阶段

1.实验前仪器的校准

该压力传感器测量精度高，对传感器放置位置和大气压力的变化敏感。而且压力传感器在准备测量前要进行校准，因为它是套在橡胶管里的，方向向上，时间不一样。

校准方法不同于之前的压力传感器校准。在标定过程中，各传感器的电压值和压力值的转换关系主要由测量数据决定，即确定相应的斜率和初始值。在这个阶段，主要是校准零点。因此，在斜坡上安装压力传感器后，通过计算机数据采集，验证各传感器采集的数据是否接近于零。如果没有，则调整相应传感器的初始值，直到每个传感器收集的数据在大气压下接近于零。

2.实验测量程序

实验中的仪器校准后，将斜板放入水槽中，然后将水放入水槽中进行测试。

在实验过程中，通过调节水深、造波机的速度、造波机的旋转频率等来控制实验条件的波浪要素。

根据实验方案，调整造波机的水深、推进速度和旋转频率，观察波浪对着斜坡滚动时的效果是否明显。如果不明显，就要调整造波机的推波速度和旋转频率；如果冲击明显，检查冲击点，即回旋波是否落到斜坡上，刚好碰到压力传感器。可以向水箱排水或加水(增加或减少水深)来调整击水点。当波浪倾斜撞击斜坡时，观察到最大压力。

通过反复调整水深、造波机推进速度和造波机旋转频率，观测到25组数据。

实验数据分析

（一）斜坡布置与结果图

（二）实验测量数据

1.跑偏和上坡时传感器的测量数据

2.徘徊和撞上斜坡后的静水压力

3.最大压力分布图

3.正波压力和负波压力分析图

用t = T=0.86s，H=0.421m，各传感器的正波压和负波压图。A9、A10和A14组实验的对比分析:

t = 1.1s，h = 0.428m时，各传感器的正波压和负波压图。A3、A5、A6、A12、A21和A22组实验的对比分析:

用t = T=1.25s，H=0.431m，各传感器的正波压和负波压图。A2、A4、A7、A11、A16和A19组实验的对比分析:

用t = T=0.93s，H=0.425m，各传感器的正波压和负波压图。A13、A24和A25组实验的对比分析:

4.正负波压力陡度分析图

在t = T=0.86s，H=0.421m的情况下，每个传感器的正波压和负波压都很陡。A9、A10和A14组实验的对比分析: