波浪破碎是海洋活動中極為常見的現(xiàn)象。當波浪傳播進入淺水區(qū)時,因波陡增大會發(fā)生破碎,而深水波浪,如風浪,也會發(fā)生破碎。波浪破碎對海氣交界面及海洋環(huán)境的相關運動具有相當重要的作用,而且波浪破碎會消耗大量波能,破碎波如遇到建筑物,也會產(chǎn)生很大的沖擊力。為進一步了解波浪破碎的特征及機理,有必要對波浪破碎的流場進行更加細致的研究,但由于傳統(tǒng)的測量方法限制,不能得到更加全面的破碎流場信息。目前,應用PIV技術及BIV技術在波浪破碎的測量上可以有效地解決傳統(tǒng)接觸式測量或單點式測量方法的缺陷,但PIV技術和BIV技術針對實驗室波浪破碎的測量方法以及對實驗室生成的破碎波流場都有待進一步探究。針對上述問題,本文根據(jù)破碎波試驗,對PIV及BIV技術在波浪破碎測量中的方法、驗證及改善、破碎波流場特征等進行了討論,主要的研究內(nèi)容及成果如下:（1）搭建了用于實驗室測量破碎波的PIV及BIV系統(tǒng),并對其進行了驗證。根據(jù)PIV及BIV基本原理及前人文獻總結,在實驗室搭建了適用于破碎波測量的PIV及BIV系統(tǒng);根據(jù)實驗室現(xiàn)有設備,對搭建的PIV及BIV系統(tǒng)進行了一系列的驗證試驗,證明了該系統(tǒng)測量的準確性。（2）證明了兩... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：120 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 數(shù)值模擬在波浪破碎方面的發(fā)展
        1.2.2 現(xiàn)場觀測在波浪破碎方面的發(fā)展
        1.2.3 模型試驗在波浪破碎方面的發(fā)展
    1.3 本文研究主要內(nèi)容
2 破碎測量試驗介紹
    2.1 試驗方法與設備
        2.1.1 試驗設備
        2.1.2 試驗布置
        2.1.3 試驗造波方法
        2.1.4 試驗參數(shù)設置
    2.2 破碎波特征參數(shù)及分析
        2.2.1 氣泡區(qū)最大水平速度
        2.2.2 渦量
        2.2.3 破碎過程結構特征
3 基于PIV和 BIV耦合的測量系統(tǒng)
    3.1 粒子圖像測速方法(PIV)介紹
    3.2 氣泡圖像測速方法(BIV)介紹
    3.3 PIV-Lab介紹
    3.4 測量系統(tǒng)驗證
        3.4.1 波浪重復性
        3.4.2 二維水槽流速驗證
        3.4.3 PIV測量系統(tǒng)驗證
        3.4.4 BIV測量系統(tǒng)驗證
    3.5 圖像標定
4 氣泡圖像測速方法分析
    4.1 照明方案中燈光的布置
    4.2 不同照明方案之效果及流速場
        4.2.1 一般BIV照明方案
        4.2.2 激光與前置燈
        4.2.3 激光與后置燈
        4.2.4 上部燈
        4.2.5 上部燈與前置燈
        4.2.6 上部燈與后置燈
    4.3 照明方案結果分析
5 破碎流場特性分析
    5.1 破碎全域流場
        5.1.1 圖像拼接
        5.1.2 重疊區(qū)域處速度處理
        5.1.3 不同時刻下的破碎全域流場
    5.2 工況1破碎過程分析
        5.2.1 速度及結構特征分析
        5.2.2 渦量分析
    5.3 不同工況下氣泡區(qū)最大水平速度隨時間變化之關系
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]深水波浪破碎時波浪演化特征實驗研究[J]. 梁書秀,張怡輝,孫昭晨.  海洋工程. 2016(01)
[2]破碎波作用下床面形態(tài)研究及泥沙受力分析[J]. 李青峰,程永舟,韓二品,潘昀.  水利水運工程學報. 2015(04)
[3]波浪在珊瑚礁地形上破碎特性試驗研究[J]. 柳淑學,劉寧,李金宣,方亞冰,劉思.  海洋工程. 2015(02)
[4]斜坡平臺上波浪破碎變形PIV試驗研究[J]. 蔣昌波,張陳浩,姚宇,鄧斌.  水動力學研究與進展A輯. 2012(04)
[5]NUMERICAL SIMULATION OF PROPAGATION AND BREAKING PROCESSES OF A FOCUSED WAVES GROUP[J]. HUANG Zong-liu, LIN Peng-zhi State Key Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065,.  Journal of Hydrodynamics. 2012(03)
[6]氣液兩相流中氣泡速度的圖像處理[J]. 程文,宋策,劉文洪,Yuichi Murai.  工程熱物理學報. 2009(01)
[7]隨機波浪作用下近岸波流場的數(shù)值模擬[J]. 唐軍,沈永明,崔雷,鄭永紅.  力學學報. 2008(04)
[8]多向聚焦破碎波的實驗研究[J]. 柳淑學,李金宣,KEYYONG Hong.  水動力學研究與進展A輯. 2007(03)
[9]波浪在臺階地形上的破碎[J]. 張慶河,劉海青,趙子丹.  天津大學學報. 1999(02)
[10]孤立波破碎過程試驗與數(shù)模結果比較[J]. 王永學.  大連理工大學學報. 1994(04)

博士論文
[1]空氣墊層在波浪對水平板沖擊中的作用研究[D]. 任喜峰.大連理工大學 2019
[2]海浪模式白浪耗散項的改進和海洋水體混合過程的研究[D]. 張怡輝.大連理工大學 2016
[3]直立堤前的破碎波流場特征及波浪力研究[D]. 孫英偉.大連理工大學 2012

碩士論文
[1]粒子圖像測速（PIV）技術在水槽波浪中的研究[D]. 龍曉警.天津大學 2009



本文編號：3448841