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波浪水槽二维造波及主动吸波方法研究
| 论文题名： | 波浪水槽二维造波及主动吸波方法研究 |
| 关键词： | 波浪水槽;二维造波;主动吸波;仿真分析 |
| 摘要： | 造波机造波是在海洋工程水池或港工水槽中模拟实际波浪环境的主要技术手段。特别是浮式海洋工程模型或者港工模型在进行定点试验时，需要长时间的进行造波。然而在传统造波过程中，水槽或水池中产生的波浪在传至模型边界或对面池壁时，会发生反射，当反射波浪再次传至造波板时，会产生二次反射。往复反射多次后，对混合波浪场会产生较大的干扰，导致试验被迫停止，等待水面恢复平静，大大缩短了试验能够持续进行的时间。由于传统的被动消波方法效果有限，因此研究与传统造波方法相结合的“造波-主动吸波联合”的方法具有重要理论和实际意义。 本文基于势流理论，针对水槽或水池二维造波过程，研究了常见的摇板式造波机和推板式造波机传统造波过程原理及实现方法，分析了从造波板运动参数到生成波浪各要素之间的传递关系。明确造波板运动同波浪要素之间的传递关系，可为在实际水池中进一步实现对造波板的控制提供重要的理论依据，是造波和主动吸波过程实现的理论基础和支撑。 现有造波系统多为线性系统，本文基于线性波浪理论和线性造波理论，对水槽或水池二维不规则波造波信号的产生方法进行了分析，着重研究了不规则波生成时造波信号时间序列的生成方法，并分析了随机相位法、随机复频谱法和白噪声滤波法产生造波信号的基本过程，结果表明，三种方法均能较好的产生不规则波造波信号。 根据传感器（浪高仪）设置位置的不同，研究了在造波板上和造波板前水池中设置浪高仪两种用于主动吸波的水动力反馈方法的原理。并基于数字滤波的方法，研究了在水池中设置浪高仪为主动吸波提供水动力反馈信号的理论分析过程。在此基础上，研究了用于分离入、反射波浪信号的两点法，并结合计算实例，对入、反射波浪的分离过程进行了验证，验证结果表明两点法能够较好地分离入、反射波浪。 采用误差平方最小法，针对在造波板前水池中设置浪高仪的主动吸波方法，研究了数字滤波器类型的选择过程，并对FIR数字滤波器的设计过程进行了分析，之后，采用程序开发环境LabVIEW对滤波器的设计过程及主动吸波中波浪信号的处理过程进行的仿真模拟。仿真模拟结果表明，基于数字滤波器的方法能较好的提供用用于主动吸波的水动力反馈信号，利用该方法进行主动吸波能较好的避免二次反射。 |
| 作者： | 马卫状 |
| 专业： | 流体力学 |
| 导师： | 丁勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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