【摘要】：隨著人們對(duì)于海洋環(huán)境和海岸資源的開(kāi)發(fā)和利用,對(duì)波浪的研究也隨之愈發(fā)深入,而波浪的物理模型實(shí)驗(yàn)則成為了一種很好的研究波浪在不同環(huán)境下各項(xiàng)性能的重要手段。在實(shí)驗(yàn)室波浪水槽中所進(jìn)行波浪實(shí)驗(yàn),常常會(huì)研究較長(zhǎng)周期波浪的各項(xiàng)性能,而由于長(zhǎng)周期波浪具有較快的波速和較大的波長(zhǎng),導(dǎo)致波浪在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室消波裝置中反射系數(shù)和透射系數(shù)均較大,在消波裝置中能量耗散較小,消波效果很差,對(duì)波浪的物理模型實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果會(huì)造成較大的影響,嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)室水槽精度,而且在波浪實(shí)驗(yàn)中往往需要更長(zhǎng)時(shí)間的等水時(shí)長(zhǎng),因此而延長(zhǎng)了實(shí)驗(yàn)周期。因此,研究實(shí)驗(yàn)室水槽中對(duì)較長(zhǎng)周期的波浪進(jìn)行消波作用,以及選用新材料進(jìn)行消波具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。本文提出了一種運(yùn)用軟質(zhì)聚氨酯海綿構(gòu)成的新型斜坡式實(shí)驗(yàn)室消波裝置,并研究了在不同周期和波高下裝置的反射系數(shù)、透射系數(shù)以及能量耗散系數(shù),經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,海綿材料的消波性能相對(duì)于傳統(tǒng)消波材料而言,其消波能力隨周期變化影響較小,在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行較長(zhǎng)周期波浪實(shí)驗(yàn)時(shí),同樣能夠具有良好的消波效果。此外,本文還從孔隙率、海綿層數(shù)、海綿層間距等方面研究了影響該裝置消波能力的各項(xiàng)因素,經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,該裝置為單層結(jié)構(gòu)、海綿層間距為12cm時(shí),孔隙率由大到小變化時(shí),消波裝置的反射系數(shù)、透射系數(shù)均較小,能量耗散作用較為明顯。另外,因?yàn)楹＞d材料對(duì)波浪的能量耗散效果較好,所以其對(duì)于模型實(shí)驗(yàn)的等水時(shí)長(zhǎng)有著較為明顯的減少,尤其是對(duì)長(zhǎng)周期波浪而言,其等水時(shí)長(zhǎng)能夠控制在4min以內(nèi),有助于減少實(shí)驗(yàn)周期。最后,運(yùn)用Flow-3D軟件對(duì)軟質(zhì)聚氨酯海綿消波結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值模擬,根據(jù)物理模型實(shí)驗(yàn)得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),計(jì)算得出聚氨酯海綿在數(shù)值模擬中的各項(xiàng)參數(shù),并驗(yàn)證了該結(jié)構(gòu)的消波效果,根據(jù)反射系數(shù)的對(duì)比發(fā)現(xiàn),本文提出的消波結(jié)構(gòu)是優(yōu)于數(shù)值模擬中常用的消波結(jié)構(gòu)的,這是因?yàn)殚g隔地設(shè)置海綿能夠給流體更充分的耗散能量的空間。當(dāng)然,采用整塊的孔隙結(jié)構(gòu)在操作上比較簡(jiǎn)便,在對(duì)消波要求不高時(shí)可減少前處理工作量。但是對(duì)于消波要求高的情形,本文的結(jié)構(gòu)可作為一個(gè)不錯(cuò)的參考。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TV139.25

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2676228