立波波壓力測定實驗報告

1、大學 海洋工程環(huán)境 實驗報告實驗日期：2011年5月16日成績:班級：學號：姓名：教師：同組者：立波波壓力測定實驗一、實驗?zāi)康呐c基本原理A實驗?zāi)康耐ㄟ^實驗增加學生對立波的感性認識，了解波浪反射的工作特性，從波浪理 論可知波浪正向入射到光滑不透水直墻時，反射波與入射波的波要素絕對值相 等，兩者完全疊加產(chǎn)生穩(wěn)定的立波。立波的特性是周期7和波長/不變，波高刁 增加一倍，相應(yīng)的波壓力也大大增加。要求學生學會反射系數(shù)和波壓力的測量方 法，培養(yǎng)學生的實際動手能力和通過實驗手段驗證波壓力計算方法的能力。2.實驗原理（1）入射波高測量；（2）立波波高測量及計算反射系數(shù)；（3）觀察立波波腹及波節(jié)出現(xiàn)的位置并做好

2、記錄；（4）在直立墻上沿高程布置壓力傳感器，測量波壓力分布。二、實驗A實驗過程（1）準備.準備一塊木板，其寬度應(yīng)與水槽寬相適應(yīng)，作為直立防波堤，沿高度方向每隔如鉆一個孔作為安裝壓力傳感器用，板的長度要適應(yīng)。（2）對波高儀和壓力傳感器進行標定，求出各自的標定系數(shù)火、心盒在沒有放置板的條件下，測量入射波高為*,然后放入再測量立波波高 為系.然后計算反射系數(shù)。波壓力測量；波壓力沿水深的分布是不同的，有波浪理論可知，波壓力：F1門 c/XHz + 力）弓=p 夕廠亍p 鄉(xiāng)彳（；仏./J-cos（e）式中：p水密度；鄉(xiāng)一一重力加速度；4波數(shù)；0 一相位角；4靜水水深：;一 一水面下深度。但是波壓力呈周期

3、性變化，其最大值為波峰時的壓力RJ，然后與訃算值比 較繪出壓力沿水深分布與靜水壓力分離出來得到波峰和波谷時波浪動水壓力沿 水深的分布曲線。2.實驗結(jié)果傳感器的標定：壓力傳感器標定系數(shù)二5327.X , b=-6044.5 （ P = ci-U+b）波高傳感器標定系數(shù)K=4.& （物理波高H = Kh, h為波浪過程線波高0）;入射波：波周期T=2刃秒,波長L =3.砂 米，波高H =厘米。立波：波周期T=2“5秒,波長L=3.2氷,波高H二6.38厘米。（1）實驗數(shù)據(jù)表1波高儀標定記錄表波峰波谷入水深Eg波高儀讀數(shù)K出水深FJ*波高儀讀數(shù)0000/0.234.35/0244,1720484.1

4、720朝530.734.1130 724.1140的440.974.0K&平均值4.17K林平均值4.11平均值K =Kei + KFi4 142表壓力傳感器標定水深Z /如波壓力P;=加電壓U /皿系數(shù)a系數(shù)b越5220530-17.51715/. 5914949S-6150 73-12.512251.506532656.14-7.57351.4075194.36573.4系數(shù)平均值5156.6-6509.7表3波高記錄表1234平均hEiai90.16O.t0.170A75%-0.36-aS4-a37-0.35-0.355h =陶| +甌|0.550.500.550.520.53Ht =

5、K ht （如）2.22.072.22.152WhEr1.010.95LO7I. to1.03亦a49053a5f050051=|幅田幅|L50L4t.51.601.54Hr = K - hr （伽）6.2I636.56.626.3反射系數(shù)Kr = Hr/H,2.722.962.873.0g29山以上數(shù)據(jù)可以看出，入射波的波高比立波的波高差很多，實際上應(yīng)該是立 波波高是入射波波高的2倍，造成此原因可能是波高儀的位置不在波腹處而在其 他處。表4波壓力記錄表實驗組次Ie34z /伽0.065-0U50.165-0.215Um JZ7t.57min /I 271.37L46測定值X（P =a-UmM

6、 + b ）1307.864M787.3662320. t462426, 702測定值佇心min+)721X061254.35l73dOX y1辺63理論值計算由公式號=ygz +丄Q.g.R 空E羊COS0可以算出不同位置處的壓 2ch(k -A)力值，記錄于表波壓力記錄表。(耳波壓力和靜波壓力沿水深分布的曲線圖圖t波壓力沿水深分布的曲線圖S.波峰、波谷波壓力沿水深分布圖T-濁峰 -波谷Z/m圖2靜波圧力沿水深分布的曲線圖不同水深H寸波壓力波形圖圖歹水深為0.065處波圧力波形圖圖“水深為0.115處波壓力波形圖 水深為0.115m處波壓力波形圖圖水深06弘處波壓力波形圖M水深為0.165

7、m處波壓力波形圖n1.58E+001.56E+001.54E+001.52E+001.50E+001.48E+001.46E+001.44E+0000.52.5t/s3.5圖o水深為a込處波FE力波形圖水深為0.215m處波壓力波形圖畫出波幅、波節(jié)圖，并說明為什么圖7波幅波節(jié)位置圖原因：波腹位于距擋板O、Z/ZZ處:波節(jié)位于距擋板也4、3也4、5也4處。因為，向右推進的波和向左推進的波波幅，波數(shù)，波頻相同僅僅是方向相反。向 右推進的波和向左推進的波的波面方程相加后得到立波波面方程，其中向左推進 的波是向右推進波的鏡像，其兩者初始相位相差刃。所以波腹波節(jié)的位置如上所 示。三、實驗結(jié)果分析、討論(

8、/) III波壓力實測結(jié)果與理論計算結(jié)果表S波壓力記錄表實驗組次Z340.0650.1150.165-025測定值匕倫1307.864vm.3662320.1%2426, 702測建值匕滋721.8061254烝617340當t.644理論計算旺他妙力1424.351932.302424.72理論計算町滋576.7124,601293.431441.40波峰實驗謀差0.390.25O.W0.00波谷實驗誤差0.250.520.340.27（刃實驗誤差分析山記錄表中所訃算的結(jié)果可知，實驗值和理論值存在一定的誤差，出現(xiàn)誤差 的原因可能是： 波高儀的位置不是波腹處，而是接近波節(jié)處，使得測出的立波波高比入射 波還??； 入射波并不能完全反射，所以所測得的立波周期與波長與入射波比有些不 同； 壓力傳感器比較靈敬，而現(xiàn)場的干擾乂比較多，所以對所測數(shù)據(jù)有比較大 的影響；