Dynamic coupling simulation method and equipment of storm surge and wave in two-dimensional flume: collecting relevant data or mathematical model of engineering area to calculate storm surge tide level and wave duration curve in simulation engineering area; inputting the process of continuous water level change of storm surge to computer and collecting water at the second water level measuring instrument in real time Bit readings are compared with the given target values; the coincidence and synchronization of water level changes at the first and second water level gauges are monitored; the simulation accuracy is judged by comparing the simulation results with the input variation process; the storm surge and wave processes are discretized; and the real-time water level changes are monitored by the wave height gauge. The acquisition results are compared with the target values; the synchronous change of tide level and wave is realized by continuous wave-making; the coupled simulation of storm surge and wave is realized in the laboratory; and the real-time correction is carried out. The simulation process of the invention is more in line with the actual situation; the test results tend to be safe; and the test results tend to be reasonable.
【技术实现步骤摘要】
二维水槽中风暴潮、波浪动态耦合模拟方法及其设备
本专利技术是一种实验室水动力模拟技术,属于流体动力学试验领域。涉及一种二维水槽中风暴潮、波浪动态耦合模拟方法。本专利技术还涉及这种二维水槽中风暴潮、波浪动态耦合模拟方法所使用的设备。
技术介绍
目前,实验室中对波浪和水位组合的传统模拟方法为固定水位叠加波浪,一般取极端高水位、设计高水位、设计低水位、极端低水位4个水位进行模拟,与实际的连续水位变化过程差异较大,不能准确地模拟出真实的水动力条件和波浪条件。固定水位叠加波浪模拟方法存在的主要问题是:1、水位一般选取极端高水位、设计高水位、设计低水位、极端低水位4个水位,往往不能包含对实际工程最不利的水位,存在安全隐患;2、有经验的科研工作者常采用部分加密水位的方法补充部分固定水位进行试验,但同样不能保证一定包含对实际工程最不利的水位,且费时费力;3、高水位的作用时间在实际风暴潮过程中往往较短,固定水位的试验方法用于高水位时偏于保守,提高了工程造价。4、水位模拟过程与实际不符,难以反映风暴潮作用时海堤真实的破坏过程。国内外关于风暴潮、波浪耦合作用对海堤作用过程的模拟研究较欠缺,国外最新试验中采用的风暴潮水位过程线也是呈阶梯型而不是连续变化的,与实际风暴潮作用过程仍有所不同。2017年,荷兰三角洲研究院的VanGent在实验室二维水槽中对风暴潮变水位与波浪进行耦合,探究耦合情况下海堤的侵蚀破坏机理,并与之前固定水位叠加波浪的试验结果进行对比。试验结果表明,变水位情况下海堤受冲刷影响范围更大,冲刷坑剖面相对更宽,比定水位结果大50%左右,但冲刷坑深度相较定水位结果则减小 ...
【技术保护点】
1.一种二维水槽中风暴潮、波浪动态耦合模拟方法,其特征在于,步骤如下:⑴.首先搜集工程区相关资料,必要时进行数学模型计算,得到模拟工程区的风暴潮潮位和波浪的历时曲线;⑵. 选定模拟区域后,将所需模拟的风暴潮连续水位变化过程输入计算机,生潮系统运转过程中实时采集第二水位测量仪处的水位读数,并与给定目标值进行比较,得到一个差值△h,通过D/A转换及可控调速器驱动直流伺服电机带动减速机构调节尾门开启度控制水位变化,使偏差△h值趋近于零,从而产生给定的水位变化过程,复演风暴潮潮位变化现象;⑶. 监测第一、第二水位测量仪处的水位变化吻合度及同步性;⑷. 通过将第二水位测量仪实时采集的潮位过程模拟结果与输入的风暴潮连续水位变化过程进行对比分析,得到模拟结果与实际水位变化过程的偏差,对模拟精度进行判断;⑸. 模拟波浪过程时,需针对选定区域,将风暴潮和波浪过程进行离散化处理。
【技术特征摘要】
1.一种二维水槽中风暴潮、波浪动态耦合模拟方法,其特征在于,步骤如下:⑴.首先搜集工程区相关资料,必要时进行数学模型计算,得到模拟工程区的风暴潮潮位和波浪的历时曲线;⑵.选定模拟区域后,将所需模拟的风暴潮连续水位变化过程输入计算机,生潮系统运转过程中实时采集第二水位测量仪处的水位读数,并与给定目标值进行比较,得到一个差值△h,通过D/A转换及可控调速器驱动直流伺服电机带动减速机构调节尾门开启度控制水位变化,使偏差△h值趋近于零,从而产生给定的水位变化过程,复演风暴潮潮位变化现象;⑶.监测第一、第二水位测量仪处的水位变化吻合度及同步性;⑷.通过将第二水位测量仪实时采集的潮位过程模拟结果与输入的风暴潮连续水位变化过程进行对比分析,得到模拟结果与实际水位变化过程的偏差,对模拟精度进行判断;⑸.模拟波浪过程时,需针对选定区域,将风暴潮和波浪过程进行离散化处理。2.在每一时间间隔△t内,水位及波浪条件基本不变,故在每一时间间隔△t对应的水位上率定相应的波浪要素,并将所率定的波浪造波文件进行无缝拼接,得到全时段内随水位连续变化的造波文件;⑹.率定过程中,通过波高仪实时采集波浪波高及周期模拟结果,并与目标值进行对比;⑺.试验时采用生潮系统控制不同时刻的风暴潮潮位,同时利用随水位连续变化的造波文件不间断造波,从而实现潮位和波浪的同步变化,在实验室中实现风暴潮、波浪的耦合模拟;⑻.在耦合模拟过程中需进行潮位的实时监测,并在水位测量仪实时采集潮位的过程中采用多点平均法对采集数据进行实时修正。3.根据权利要求1所述的二维水槽中风暴潮、波浪动态耦合模拟方法,其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员:潘军宁,王登婷,徐华,琚烈红,孙天霆,刘清君,陈茂雯,黄哲,王树鹏,秦兴华,陈成,其他发明人请求不公开姓名,
申请(专利权)人:水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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