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

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

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

波高

6.96

5.54

7.96

16.35

14.80

13.24

6.80

3.66

5.35

序号

波高

12.66

11.22

4.65

6.01

6.56

6.27

5.50

6.26

12.47

序号

波高

14.56

17.27

21.93

12.25

20.91

12.54

10.33

9.28

6.94

序号

波高

8.67

11.78

11.70

3.66

11.93

17.93

2.50

13.24

12.67

序号

波高

2.85

5.81

12.39

11.43

8.35

8.22

9.93

10.11

15.77

序号

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

波高

21.93

20.91

17.93

17.27

16.35

15.77

15.23

14.80

14.56

序号

波高

14.12

14.10

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

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

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

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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