风-浪耦合作用实验平台与测试方法技术

本发明专利技术公开了风

【技术实现步骤摘要】
风
‑
浪耦合作用实验平台与测试方法


[0001]本专利技术涉及海洋工程
，更具体地说，它涉及风
‑
浪耦合作用实验平台与测试方法。

技术介绍

[0002]风生波浪及风
‑
浪联合作用对理论认知和实际工程都有非常重要的意义。对近海桥梁在风
‑
浪联合作用下进行动力响应研究，其前提和基础在于风
‑
浪联合场的建立。
[0003]具体而言，从试验的角度出发，开展结构在风
‑
浪联合作用下的动力试验之前，如何在试验室根据相似准则实现风和波浪要素是需要解决的首要问题。而风
‑
浪联合场作为多尺度流动，涉及到参数如波浪增长率、波龄、波陡、表面拖拽力系数、Reynolds数、Froude数、风送区长度等，且参数之间互有依赖性；此外，理论与试验结果也较大差异，目前没有统一的模型预测给定风场和波浪要素后风
‑
浪联合场如何发展。
[0004]对于诸如桥塔动力试验研究，由水文勘测资料给定的风
‑
浪场要素在试验室条件下的实现仍需要先进行风
‑
浪流场的标定，风
‑
浪联合场的建立是其基础工作之一。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决上述问题，提供风
‑
浪耦合作用实验平台与测试方法。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：风
‑
浪耦合作用实验平台，其特征是：包括风洞和位于风场下方的浪槽，所述风洞采用闭口回流式风洞，所述浪槽上方滑动连接有地板，所述浪槽前端底部铰接有平板造波机，所述浪槽中段等间距布置有7个浪高仪，所述浪槽末端设置有消波板。
[0007]风
‑
浪耦合作用测试方法，包括以下2个步骤：
[0008]S1、单风作用下的流场分析；
[0009]S2、风
‑
浪联合作用下的流场分析。
[0010]本专利技术进一步设置为：步骤S1中所述单风作用下的流场分析包括单风作用下的风场分析以及波浪场5分析。
[0011]本专利技术进一步设置为：步骤S2中所述风
‑
浪联合作用下的流场分析包括风
‑
浪联合作用下的风场分析以及波浪场5分析。
[0012]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：利用具备造风和造波功能的试验室条件，对风生波浪以及风和已生成波浪的相互作用进行了试验研究；分析了风场分布特性以及波浪在时间及空间上的演化，丰富风—浪耦合作用下的试验技术储备。
附图说明
[0013]图1是本专利技术实施例中风
‑
浪联合试验平台布置图；
[0014]图2是本专利技术实施例中哈尔滨工业大学风洞与浪槽联合实验室实物图；
[0015]图3是本专利技术实施例中浪高仪实物图；
[0016]图4是本专利技术实施例中风场入口实物图；
[0017]图5是本专利技术实施例中垂直轨道工作和滑轨机座示意图；
[0018]图6是本专利技术实施例中竖向传动装置实物图；
[0019]图7是本专利技术实施例中微差压传感器实物图；
[0020]图8是本专利技术实施例中参考风速U
0.1
＝1.72m/s下的平均风速及湍流度示意图；
[0021]图9是本专利技术实施例中参考风速U
0.1
＝4.10m/s下的平均风速及湍流度示意图；
[0022]图10是本专利技术实施例中摩擦速度u
*
和粗糙高度k0示意图；
[0023]图11是本专利技术实施例中试验结果和拟合结果对比示意图；
[0024]图12是本专利技术实施例中U
0.1
＝4.10m/s时风生波浪起始阶段的高程时程示意图；
[0025]图13是本专利技术实施例中U
0.1
＝4.10m/s时风生波浪稳定阶段的高程时程示意图；
[0026]图14是本专利技术实施例中参考风速U
0.1
＝1.72m/s风生波浪达到稳定段后的波浪谱示意图；
[0027]图15是本专利技术实施例中参考风速U
0.1
＝4.10m/s风生波浪达到稳定段后的波浪谱示意图；
[0028]图16是本专利技术实施例中试验段不同参考风速下风生波浪平均波周期T
s
示意图；
[0029]图17是本专利技术实施例中试验段不同参考风速下风生波浪平均波高H
s
示意图；
[0030]图18是本专利技术实施例中风剖面受波浪的影响：风剖面受波浪的影响下摩擦速度u
*
和粗糙高度k0示意图；
[0031]图19是本专利技术实施例中风剖面受波浪的影响下风剖面拟合结果图；
[0032]图20是本专利技术实施例中参考风速U
0.1
＝1.72m/s在风场作用下的时程高程示意图；
[0033]图21是本专利技术实施例中参考风速U
0.1
＝4.10m/s在风场作用下的时程高程示意图；
[0034]图22是本专利技术实施例中参考风速U
0.1
＝1.72m/s风对S4处波浪谱的影响示意图；
[0035]图23是本专利技术实施例中参考风速U
0.1
＝4.10m/s风对S4处波浪谱的影响示意图；
[0036]图24是本专利技术实施例中试验段不同参考风速下风生波浪平均波周期T
s
示意图；
[0037]图25是本专利技术实施例中本专利技术实施例中试验段不同参考风速下风生波浪平均波高H
s
示意图。
[0038]图中1、摇板式造波机；2、风场；3、水槽壁；4、消波板；5、波浪场；6、浪高仪。
具体实施方式
[0039]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术的实施例及附图，对本专利技术的技术方案进行进一步详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0040]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。
[0041]实施例：
[0042]如图1
‑
25所示，风
‑
浪耦合作用实验平台，其特征是：包括风洞和位于风场2下方的浪槽，所述风洞采用闭口回流式风洞，所述浪槽上方滑动连接有地板，所述浪槽前端底部铰接有平板造波机，所述浪槽中段等间距布置有7个浪高仪6，所述浪槽末端设置有消波板4。
[0043]风
‑
浪耦合作用测试方法，包括以下2个步骤：
[0044]S1、单风作用下的流场分析；
[0045]S2、风
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.风
‑
浪耦合作用实验平台，其特征是：包括风洞和位于风场下方的浪槽，所述风洞采用闭口回流式风洞，所述浪槽上方滑动连接有地板，所述浪槽前端底部铰接有平板造波机，所述浪槽中段等间距布置有7个浪高仪，所述浪槽末端设置有消波板。2.风
‑
浪耦合作用测试方法，包括以下2个步骤：S1、单风作用下的流场分析；S2、风
‑
浪联合作用下的流场分...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏晓东，高永新，孔凡，王静峰，郭安薪，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：