海岸动力学试验

1、目录试验1：波浪数据采集及波高统计试验一、试验目的二、试验要求三、试验过程四、数据处理五、结果分析六、试验结论与感悟试验2：波压力量测试验一、试验目的二、试验要求三、试验水文要素四、试验仪器五、试验过程六、数据处理七、结果分析八、试验结论与感悟试验一：波浪数据采集及波高统计试验1、 试验目的了解波浪中规则波及不规则波的区别，波浪模型试验的一般方法，规则波波高、周期、不规则波波高的统计方法。2、 试验要求1、规则波及不规则波的测量与特征值的统计。2、明确实验目的。掌握实验原理。掌握基本仪器的使用，包括波浪数据采集系统和水槽造波机的使用方法。通过自己设计出不同波长、波高的规则及不规则波，参与造波及

2、数据采集的全过程，了解波浪物理模型试验的最基本方法。正确处理实验数据，能通过处理采样数据文件统计各种累积频率波高，发现规律，得出实验结论。分析实验误差，提出减少误差的方法，分析误差的范围。3、编写实验报告，要求报告能准确反映实验目的、方法、过程和结论。3、 试验过程试验中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，规则波采样时间为20s，不规则波采样时间为80s左右。规则波试验结果主要统计平均波高。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。不规则波试验结果主要统计有效波高。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

3、大波进行算术平均，得到不规则波的有效波高。4、 数据处理 本次实验使用fortran90语言编写计算程序，对数据进行处理。1、规则波（1）程序编写!求规则波各通道下平均波高program main implicit none integer:i,j,k=2000,m=0,n,x real:crest=0,trough=0,middle=0 real,dimension(4,2000):series=0 integer,dimension(4,100):zero=0 real,dimension(4,100):h=0 real,dimension(4):sum_height=0,average_

4、h=0 integer,dimension(4):mark=0 open(1,file='DAYU05B.800') do k=1,2000read(1,'(4x,f7.3,3(3x,f7.3)')series(1:4,k)enddo close(1)open(2,file="d:mirroronedate.dat")do i=1,4m=0do j=1,k-1if(series(i,j)<1e-10).and.(series(i,j+1)>1e-10)thenm=m+1;zero(i,m)=jend ifend domark(i)

5、=mdo x=1,m-1crest=maxval(series(i,(zero(i,x):(zero(i,x+1)trough=minval(series(i,(zero(i,x):(zero(i,x+1)h(i,x)=crest-trough end doend doprint'(1x,a/10i7)',"15通道上跨零点位置",zero(1,1:mark(1)print'(1x,a/10f8.3)',"15通道波高",h(1,1:mark(1)-1)print*,"-"print'(1x,a

6、/10i7)',"4通道上跨零点位置",zero(2,1:mark(2)print'(1x,a/10f8.3)',"4通道波高",h(2,1:mark(2)-1)print*,"-"print'(1x,a/10i7)',"15通道上跨零点位置",zero(3,1:mark(3)print'(1x,a/10f8.3)',"15通道下波高",h(3,1:mark(3)-1)print*,"-"print'(1x,a/

7、10i7)',"15通道上跨零点位置",zero(4,1:mark(4)print'(1x,a/10f8.3)',"15通道下波高",h(4,1:mark(4)-1)print*,"-"print*do i=1,4m=mark(i)do n=1,m-1 average_h(i)=average_h(i)+h(i,n)end doaverage_h(i)=average_h(i)/(m-1)print'(1x,i2,a,f9.5)',i,"列的平均波高为",average_h(

8、i)write(2,*)i,"列的平均波高为",average_h(i)end doend program（2） 计算结果2、不规则波（1） 程序编写!求不规则波各通道下波高program main implicit none integer:i,j,k,m=0,n,x real:crest=1e-10,trough=1e-10,middle=0 real,dimension(4,8000):series=0 integer,dimension(4,100):zero=0 real,dimension(4,100):h=0 real,dimension(4):sum_hei

9、ght=0,average_h=0 integer,dimension(4):mark=0 open(1,file='DAYU05C.800') do k=1,8000read(1,'(4x,f7.3,3(3x,f7.3)')series(1,k),series(2,k),series(3,k),series(4,k) end do close(1)open(2,file="d:mirrorseconddate.dat")do i=1,4m=0do j=1,k-1if(series(i,j)<1e-10).and.(series(i,j

10、+1)>1e-10)thenm=m+1;zero(i,m)=jend ifend domark(i)=mdo x=1,m-1crest=maxval(series(i,(zero(i,x):(zero(i,x+1)trough=minval(series(i,(zero(i,x):(zero(i,x+1)h(i,x)=crest-trough end doend do!求1/3大波波高与平均波高 do i=1,4 do n=1,mark(i)-2 do j=2,mark(i)-1 if(h(i,j)>h(i,j-1)then middle=h(i,j)h(i,j)=h(i,j-1)

11、h(i,j-1)=middleend ifend doend doend dodo i=1,4m=mark(i) do n=1,(m-1)/3 sum_height(i)=sum_height(i)+h(i,n)end dosum_height(i)=3*sum_height(i)/(m-1)print'(1x,i3,a,f10.6)',i,"列的1/3大波波高为",sum_height(i)write(2,*)i,"列的1/3大波波高为",sum_height(i)do n=1,m-1 average_h(i)=average_h(i)

12、+h(i,n)end doaverage_h(i)=average_h(i)/(m-1)print'(4x,i3,a,f10.6)',i,"列的平均波高为",average_h(i)write(2,*)i,"列的平均波高为",average_h(i)print*end doend program（2） 计算结果五、结果分析1、规则波图1 规则波波形图（通道4）由图1可以看出，规则波的波列中每个波的波要素（波高、周期）近乎相等，由fortran编程计算可知，通道4共有10个上跨零点，平均波高为11.75500cm。2、不规则波图2 不规则波

13、波形图（通道4）由图2可以看出，不规则波在构成波浪的波列中波形不同、波要素随机分布。根据fortran编程数据处理可知，通道4的不规则波有效波高为8.018728cm，平均波高为5.473799cm。6、 试验结论与感悟波浪根据其形态可分为规则波和不规则波，从试验可以看出：1、 规则波与不规则波在波形上存在差异，规则波的波要素大致相同，波形图有周期性的规律；不规则波的波要素呈随机分布，波形图无规律。2、 规则波的平均波高与有效波高大致相等；不规则波的平均波高小于有效波高。造波机是一种能够在实验水池中人为造出各种波浪，能够进行模拟试验的专用设备，是室内模拟海洋环境中不可缺少的装置。在这次试验中，

14、我们选定了不同的参数，在波浪水槽内利用造波机模拟规则波与不规则波，从而进行数据读取与分析，让我们对波浪的生成以及波要素对波形的影响有了更加直观而深刻的认识。在后续的数据处理与结果分析中又锻炼了我们对相关专业软件的操作能力，培养小组成员之间相互探讨相互帮助的精神。试验二：波压力量测试验一、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

15、。二、试验要求 试验采用规则波进行。 1、确定模型比尺（=30），率定波浪要素，测量模型上压力分布规律，要求压力测点不少于6个。 2、明确实验目的，掌握实验原理。掌握基本仪器的使用方法，了解波压力数据采集系统的工作原理。通过参与实验的全过程，深入了解波浪与建筑物相互作用的一般规律。正确处理实验数据，能通过处理采样数据文件得出斜坡建筑物在波浪作用下压力分布的规律，画出压力分布图，得出实验结论。分析实验误差，提出减少误差的方法，分析误差的范围。 3、试验报告的编写，要求报告能准确的反映试验目的、方法、过程及结果，能总结出压力在建筑物上分布的规律性，包含压力分布图，压力实测波形并给出最终压力的原型值

16、。三、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H1%（m）周期T(s)-5.243.758.992.615.303.758.992.617.00四、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。五、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

17、器的安装，在斜坡中选取10个测点装入压力传感器，待率定结束后再将建筑物防入试验水槽，进行波浪压力的量测。试验采用规则波，试验结果主要统计平均正向波压力。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。六、数据处理1、程序编写!求压力值program main implicit none integer:i,j,k,m=0,n,x real,dimension(8,2000):stress=0 integer,dimension(8,1000):zero=0 real,dimension(8,1000):h=

18、0 real,dimension(8):sum_h=0real,dimension(8):average=0 integer,dimension(8):mark=0 open(1,file='DAYU02B.800') do k=1,2000read(1,'(4x,f7.3,6(3x,f7.3),3x,f6.3)')stress(1:8,k)enddo close(1)open(2,file="d:mirroryalidate02B.dat")do i=1,8m=0do j=1,1999if(stress(i,j)<1e-10).and

19、.(stress(i,j+1)>1e-10)thenm=m+1;zero(i,m)=jend ifend domark(i)=mdo x=1,m-1h(i,x)=maxval(stress(i,(zero(i,x):(zero(i,x+1)end doend do!剔除非正常值do i=1,8m=mark(i);n=mark(i)do j=1,m-1sum_h(i)=sum_h(i)+h(i,j)enddoaverage(i)=sum_h(i)/(m-1)do j=1,m-1if(h(i,j)<0.4*average(i)thenh(i,j)=0;n=n-1end ifend do

20、sum_h(i)=0do j=1,m-1sum_h(i)=sum_h(i)+h(i,j)average(i)=sum_h(i)/(n-1)end doend dodo i=1,8print'(3x,a,i1,a,2x,f10.7)',"第",i,"点压力值为：",average(i)enddowrite(2,*)average(1:8)end program2、计算结果(1)T=5.3s（2）T=7s七、 结果分析通道数3317294025101523距底高度（m）5.495.736.456.666.937.629.0011.31原高程（

21、m）0.250.491.211.421.692.383.766.07原压力值kPaT=0.53s13.2900 18.9645 17.9558 26.9086 23.4000 19.1400 2.5224 1.5677 T=7.00s12.8507 11.0888 13.1179 14.7680 13.7071 18.6780 12.1160 5.3231 1、数据表格2、压力分布图压力分布总体趋势大致为随高程增加压力值先增大后减小。T=5.3s中压力最大值在高程为1.21m与1.69m之间，达到最大值后减小的幅度较大；T=7.00s中压力最大值在高程为1.69m至3.76m之间，达到最大值后减小的幅度较小。八、试验结