波浪实验报告带处理程序河海港航.docx
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波浪实验报告带处理程序河海港航
海岸动力学实验报告
班级:
09级港航6班
姓名:
***
学号:
090301****
2012年5月
目录
1、波浪数据采集及波高统计试验………………………………5
2、波压力量测试验………………………………………………10
3、附件1…………………………………………………………12
4、附件2…………………………………………………………18
一、波浪数据采集及波高统计试验
一、试验目的
了解波浪中规则波及不规则波的区别,波浪模型的一般方法,规则波波高、周期、不规则波高的统计方法。
二、试验要求
试验采用规则波及不规则波进行:
1、规则波及不规则波的测量;
2、规则波及不规则波特征值的统计。
三、试验过程及结果分析
1、试验过程
本次试验采用波高传感器进行波高的采集。
试验共设置四根波高传感器,四个同学为一组,每人采用其中一根传感器的数据计算波高。
每组进行两次试验,第一次采集规则波波高,规则波采样时间为20s;第二次采集不规则波波高,不规则波采样时间为80s。
2、结果分析
(1)规则波分析:
实验结果主要统计平均波高
。
规则波共采集到2000个实验数据,作出下图的波形图,如图1。
图1
利用上跨零点法找出各个波,波峰减波谷即为波高,将采集到的所有波高进行算术平均,得到规则波的平均波高
。
这些处理过程我是利用VB编制程序完成的,程序见附件1。
得到的所有波高见下表:
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
波高
18.72
19.75
18.03
19.51
20.23
17.67
20.11
21.94
18.72
利用excel对上表所有波高取平均值可得平均波高:
=19.41。
(2)不规则波分析:
实验结果主要统计有效波高
1/3。
不规则波采集到8000个实验数据,作出的波形图如下图2。
图2
仍然利用上跨零点法找出各个波,波峰减波谷即为波高,将采集到的所有波高进行排序,取前1/3大波进行算术平均,得到不规则波的有效波高
1/3。
利用VB编制程序进行处理(程序和处理规则波的程序基本一样,报告里将不附),得到了所有的波高,见下表:
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
波高
6.96
5.54
7.96
16.35
14.80
13.24
6.80
3.66
5.35
序号
10
11
12
13
14
15
16
17
18
波高
12.66
11.22
4.65
6.01
6.56
6.27
5.50
6.26
12.47
序号
19
20
21
22
23
24
25
26
27
波高
14.56
17.27
21.93
12.25
20.91
12.54
10.33
9.28
6.94
序号
28
29
30
31
32
33
34
35
36
波高
8.67
11.78
11.70
3.66
11.93
17.93
2.50
13.24
12.67
序号
37
38
39
40
41
42
43
44
45
波高
2.85
5.81
12.39
11.43
8.35
8.22
9.93
10.11
15.77
序号
46
47
48
49
50
51
波高
10.19
14.12
15.22
12.38
14.10
12.10
利用excel降序排序后,取前面三分之一大波,如下表:
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
波高
21.93
20.91
17.93
17.27
16.35
15.77
15.23
14.80
14.56
序号
10
11
12
13
14
15
16
17
波高
14.12
14.10
13.24
13.24
12.67
12.66
12.54
12.47
利用excel计算前三分之一部分大波的平均值,即得有效波高:
1/3=15.28。
4、试验结论
1、规则波是指具有确定波高、周期的波浪;不规则波是指波高、波长和波周期变化不规则的波浪。
从试验采集到的数据看,虽然规则波的波高不是完全相等,但是最大与最小的相对差值不超过20%;规则波的变化相当大,最大与最小波高相差极大。
2、规则波的波形稳定、近似于正弦波(如图1);不规则波波形呈杂乱、不规则状态(如图2)。
二、波压力量测试验
1、试验目的
海岸和近海工程的设计和建设,波浪与建筑物相互作用的研究是前提。
波浪与建筑物的相互作用,决定工程目标的实现和建筑物的稳定与安全。
在海岸和近海工程中,如海上平台,离岸式码头,防波堤,挡土墙等建筑物,这类建筑物的主要外力之一就是作用在其上的波浪力,因此,波浪与建筑物相互作用研究中,波浪作用力的研究显得非常重要。
本次试验波压力测试部分是采用实际工程的有关技术资料,对建筑物迎浪面斜坡进行波浪作用的物理模型试验。
通过模型对斜坡式护面在不同潮位和波浪组合的作用下,测定其承受的波压力。
波浪对建筑物作用力部分的研究,将找出波浪作用力随水深、入射波高大小的变化而产生的分布规律。
2、试验要求
试验采用规则波进行。
(1)、模型比尺的确定;
(2)、波要素的率定;
(3)、模型上压力分布的测量,要求测点不少与5个。
3、试验水文要素
底高程
潮位
水深
波要素
Zd(m)
Z(m)
D(m)
五十年一遇
周期
-5.24
H1%(m)
T(s)
4.00
9.24
2.67
5.35
3.00
8.24
2.52
5.25
4、模型布置及试验仪器
1、模型布置:
根据重力相似准则,采取正态比尺1:
27,于是有T模=T原/
,H模=H原/27,D模=D原/27,P模=P原/27。
各测点实际距底面高度(从下往上)
传感器编号
50
53
17
48
20
15
24
13
9
16
高度(cm)
14.6
17.6
20.4
23.3
26.4
29.2
31.6
34.4
37.3
39.9
2、试验仪器:
本次试验使用的主要仪器为DJ800型多功能监测系统。
DJ800型多功能监测系统是由计算机、多功能监测仪和各种传感器组成的数据采集和数据处理系统。
它能对多种物理量的数据,进行准同步采集。
例如水位、波高、点脉动压力、面脉动压力、拉力、三维总力、二维流速、护舷、位移、温度、应变以及模拟电压等。
本次试验用其进行点脉动压力的同步采集。
5、试验过程及结果分析
1、试验过程
试验成员分为2组,一组成员进行波浪要素的率定,另外一组成员同时进行波压力传感器的安装,待率定结束后再将建筑物放入试验水槽,进行波浪压力的量测。
设置造波机参数后开启造波机,同时设置采样控制系统的参数,并待波面稳定后开始采样。
试验采用规则波,试验结果主要统计平均正向波压力。
2、结果分析
零线以上波峰的峰值即为试验得出的正向波压力,每个波峰得到一个正向波压力值,将采集到的所有正向波压力值进行算术平均,得到平均正向波压力值。
利用VB编程(程序见附件2)可以得到各个正向波压力。
然后利用excel每一测点一系列正向波压力的平均值得平均正向波压力。
(1)当潮位为4.00m,水深为9.24m时,程序计算结果如下:
传感器编号
50
53
17
48
20
15
24
13
16
所测波压力(kPa)
0.393
0.414
0.276
0.373
0.311
0.282
0.219
0.164
0.032
所测波压力按1:
27比尺换算(kPa)
10.61
11.18
7.44
10.07
8.39
7.61
5.91
4.43
0.86
注:
此次共测得了两组数据,处理时取它们的平均值,且舍去了9#通道的数据(由于都是负值)。
其波压力图如下图:
图3
(2)当潮位为3.00m,水深为8.24m时,程序计算结果如下:
传感器编号
50
53
17
48
20
15
24
13
9
16
所测波压力(kPa)
0.347
0.241
0.212
0.174
0.299
0.264
0.347
0.172
0.227
0.019
所测波压力按1:
27比尺换算(kPa)
9.36
6.51
5.71
4.70
8.08
7.14
9.38
4.64
6.13
0.53
注:
在处理实验时,将9#通道的试验数据统一加上了0.35。
其相应的波压力图如下图:
图4
6、试验结论
1、波浪压力沿斜面从水面上到水底的分布大致为先增大后减小;
2、波压力的最大值大致出现在距静水面一倍波高的水面下;
3、随着潮位的增大,平均正向波压力值也有所增大;
4、理论上讲,对于静水面以上所布置的测点测得的压力应始终为正值。
可实际试验所得数据静水面以上测点的波压力也呈现正负变化,且最大值不在距静水面一倍波高的水面下。
出现这样的结果,原因可能有:
波吸力可能影响波浪压力分布;波浪破碎时的增减水带来的影响;安装压力探头时可能存在松动现象;压力探头失灵;造波控制系统或数据接受系统故障等。
附件1
PrivateSubCommand1_Click()
Dims1AsString,iAsInteger,jAsInteger
Dims2()AsDouble,change()AsInteger
Dimh1AsDouble,h2AsDouble,HAsDouble
Open"G:
AA2.txt"ForInputAs12
DoWhileNotEOF(12)
LineInput#12,s1
Ifs1<>""Then
i=i+1
ReDimPreserves2(i)
s2(i)=Val(s1)
EndIf
Loop
Fori=1To7999
Ifs2(i)*s2(i+1)<0Then
j=j+1
ReDimPreservechange(j)
change(j)=i
EndIf
Nexti
Open"G:
AA3.txt"ForOutputAs#15
Fori=1ToInt(UBound(change)/2)
h1=min(s2,change(2*i-2)+1,change(2*i-1))
h2=max(s2,change(2*i-1)+1,change(2*i))
H=h2-h1
Write#15,H
Nexti
Close#1
EndSub
PublicFunctionmin(ByRefA1()AsDouble,m1AsInteger,m2AsInteger)AsDouble
Dimk1AsInteger
min=A1(m1)
Fork1=m1Tom2
IfA1(k1) min=A1(k1) EndIf Nextk1 EndFunction PublicFunctionmax(ByRefA2()AsDouble,m11AsInteger,m22AsInteger)AsDouble Dimk2AsInteger max=A2(m11) Fork2=m11Tom22 IfA2(k2)>maxThen max=A2(k2) EndIf Nextk2 EndFunction 附件2 PrivateSubCommand1_Click() Dims1()AsString,s2(1To2000,1To10)AsDouble,iAsInteger,jAsInteger,kAsInteger Dimchange1()AsInteger,change2()AsInteger,change3()AsInteger,change4()AsInteger,change5()AsInteger Dimchange6()AsInteger,change7()AsInteger,change8()AsInteger,change9()AsInteger,change10()AsInteger Dimss1()AsDouble,ss2()AsDouble,ss3()AsDouble,ss4()AsDouble,ss5()AsDouble,ss6()AsDouble Dimss7()AsDouble,ss8()AsDouble,ss9()AsDouble,ss10()AsDouble DimhAsDouble Open"G: 06B22.txt"ForInputAs16 DoWhileNotEOF(16) i=i+1 ReDimPreserves1(i) LineInput#16,s1(i) Loop Fori=1To2000 s2(i,1)=Val(Mid(s1(i),2,10)) s2(i,2)=Val(Mid(s1(i),12,10)) s2(i,3)=Val(Mid(s1(i),22,10)) s2(i,4)=Val(Mid(s1(i),32,10)) s2(i,5)=Val(Mid(s1(i),42,10)) s2(i,6)=Val(Mid(s1(i),52,10)) s2(i,7)=Val(Mid(s1(i),62,10)) s2(i,8)=Val(Mid(s1(i),72,10)) s2(i,9)=Val(Mid(s1(i),82,10)) s2(i,10)=Val(Mid(s1(i),92,10)) Nexti Fori=1To1999 Ifs2(i,1)*s2(i+1,1)<0Then k=k+1 ReDimPreservechange1(k) change1(k)=i EndIf Nexti k=0 Fori=1To1999 Ifs2(i,2)*s2(i+1,2)<0Then k=k+1 ReDimPreservechange2(k) change2(k)=i EndIf Nexti k=0 Fori=1To1999 Ifs2(i,3)*s2(i+1,3)<0Then k=k+1 ReDimPreservechange3(k) change3(k)=i EndIf Nexti k=0 Fori=1To1999 Ifs2(i,4)*s2(i+1,4)<0Then k=k+1 ReDimPreservechange4(k) change4(k)=i EndIf Nexti k=0 Fori=1To1999 Ifs2(i,5)*s2(i+1,5)<0Then k=k+1 ReDimPreservechange5(k) change5(k)=i EndIf Nexti k=0 Fori=1To1999 Ifs2(i,6)*s2(i+1,6)<0Then k=k+1 ReDimPreservechange6(k) change6(k)=i EndIf Nexti k=0 Fori=1To1999 Ifs2(i,7)*s2(i+1,7)<0Then k=k+1 ReDimPreservechange7(k) change7(k)=i EndIf Nexti k=0 Fori=1To1999 Ifs2(i,8)*s2(i+1,8)<0Then k=k+1 ReDimPreservechange8(k) change8(k)=i EndIf Nexti k=0 Fori=1To1999 Ifs2(i,9)*s2(i+1,9)<0Then k=k+1 ReDimPreservechange9(k) change9(k)=i EndIf Nexti k=0 Fori=1To1999 Ifs2(i,10)*s2(i+1,10)<0Then k=k+1 ReDimPreservechange10(k) change10(k)=i EndIf Nexti Fori=1To2000 ReDimPreservess1(i) ss1(i)=s2(i,1) Nexti Fori=1To2000 ReDimPreservess2(i) ss2(i)=s2(i,2) Nexti Fori=1To2000 ReDimPreservess3(i) ss3(i)=s2(i,3) Nexti Fori=1To2000 ReDimPreservess4(i) ss4(i)=s2(i,4) Nexti Fori=1To2000 ReDimPreservess5(i) ss5(i)=s2(i,5) Nexti Fori=1To2000 ReDimPreservess6(i) ss6(i)=s2(i,6) Nexti Fori=1To2000 ReDimPreservess7(i) ss7(i)=s2(i,7) Nexti Fori=1To2000 ReDimPreservess8(i) ss8(i)=s2(i,8) Nexti Fori=1To2000 ReDimPreservess9(i) ss9(i)=s2(i,9) Nexti Fori=1To2000 ReDimPreservess10(i) ss10(i)=s2(i,10) Nexti Open"G: P111.txt"ForOutputAs#111 Fori=1ToInt(UBound(change1)/2) h=max(ss1,change1(2*i-2)+1,change1(2*i)) Write#111,h Nexti Open"G: P112.txt"ForOutputAs#112 Fori=1ToInt(UBound(change2)/2) h=max(ss2,change2(2*i-2)+1,change2(2*i)) Write#112,h Nexti Open"G: P113.txt"ForOutputAs#113 Fori=1ToInt(UBound(change3)/2) h=max(ss3,change3(2*i-2)+1,change3(2*i)) Write#113,h Nexti Open"G: P114.txt"ForOutputAs#114 Fori=1ToInt(UBound(change4)/2) h=max(ss4,change4(2*i-2)+1,change4(2*i)) Write#114,h Nexti Open"G: P115.txt"ForOutputAs#115 Fori=1ToInt(UBound(change5)/2) h=max(ss5,change5(2*i-2)+1,change5(2*i)) Write#115,h Nexti Open"G: P116.txt"ForOutputAs#116 Fori=1ToInt(UBound(change6)/2) h=max(ss6,change6(2*i-2)+1,change6(2*i)) Write#116,h Nexti Open"G: P117.txt"ForOutputAs#117 Fori=1ToInt(UBound(change7)/2) h=max(ss7,change7(2*i-2)+1,change7(2*i)) Write#117,h Nexti Open"G: P118.txt"ForOutputAs#118 Fori=1ToInt(UBound(change8)/2) h=max(ss8,change8(2*i-2)+1,change8(2*i)) Write#118,h Nexti Open"G: P110.txt"ForOutputAs#110 Fori=1ToInt(UBound(change10)/2) h=max(ss10,change10(2*i
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