燕子138158
有关于“波浪水槽无反射造波系统”专题报告复合式结构物之消波特性探讨学号:M93520057姓名:林建明前言台湾为一四面环海以出口为导向的海洋国家,经贸往来运输主要仰赖船运;因此,如何提供一规划设计完善的港埠设施,将关系运输效率及影响整体国家经贸成长.港埠建设之成效,取决於是否能够提供较静稳水域,以确保船舶航行,泊靠及装卸作业之安全;加上人民所得提高,然而个人的生活休闲品质要求也相对提高,而蓝色公路是近期内蓬勃发展的一项观光休闲活动,游艇港所需要求的港池静稳度需较平稳,有些游艇港是季节性的开放,若能在季风强时或台风侵入时,能使防波堤受到最小破坏是必要的,则浮式结构物具备了这项条件,所以本实验将针对有关浮式结构物方面的消波特性,进行一系列的探讨.二,实验目的利用本校海洋大学河工系一馆地下室水动力实验室之断面水槽,进行水工模型实验,探讨复合式消波结构物的消波特性;结合前人研究〔许骏祥(2004),刘奕宏(2004)〕,组合成复合式消波结构物,所以本实验将浮式结构物配合多孔隙消波结构物作为研究对象,探讨复合式消波结构物的消能探讨,期能设计一有效消减波能的结构,可提供作为后续研究与实际设计之参酌.实验仪器设备2-1 实验设备 本实验所使用的仪器设备包括:断面水槽,造波设备及波高资料撷取系统. 2-2 断面水槽本实验利用本校台湾海洋大学河海工程学系一馆地下室「水动力实验室」内之断面造波水槽中进行.如下图所示,该水槽总长28m,宽0.8m,高0.8m;其两端为混凝土所铺设而成,底部为高0.6m之混凝土基座,中间观测段,两侧镶嵌透明强化玻璃,厚度为1cm.断面水槽示意图2-3 造波机造波装置为加拿大国家水利研究所(CHC/NRC)及DAVIS公司所制,属於活塞式造波机(piston type wave generator).如下图所示,藉由控制箱面版输入不同之造波周期,经由控制盒传送讯号以驱动造波机造波.活塞推拉式造波机2-4 波高资料撷取设备波高资料撷取设备包含容量式波高计(capacitance wave gauge),波高增幅器(amplifier)及波高资料撷取电脑系统(NDAC).WG-50 容量式波高计原先系由加拿大环保署的国家水利研究所所设计,而授权由Richard Brancker Research(RBR)公司生产制造.NDAC为造波机控制及资料撷取软体,采用Windows图形显示介面.而GEDAP及GPLOT则使用批次指令执行.GEDAP的主要功能是产生可供NDAC使用的控制讯号,其次为分析由NDAC程式所撷取到的仪器讯号.而GPLOT则可将造波机控制讯号或是仪器所撷取到的讯号绘成图形.整个系统的示意图如下图所示:软体操作系统架构图2-5 本实验架构(1)本实验以刘奕宏学长为主轴,搭配许骏祥学长的实验配置.刘奕宏(2004)-结论相同厚度下,当孔隙率为0.6时,能达到最佳的消波效果.多孔隙结构物的反射率会随著无因次波数的增加而递减,当KB=1.2附近时,反射率到达最低点;当通过最低点之后,反射率又随著无因次波数增加而递增;当无因次波数到达某一值之后,反射率的曲线才趋於平衡.相同的孔隙率,相同厚度的情形下,有效水深愈小,对於长周期波而言,愈能降低其反射率,本实验为例,q=0.45会得到最佳之消波效果.(2)许骏祥学长部份,取其消波效果较好条件进行试验.许骏祥(2004)-结论入射波浪波高的大小对反射率的影响并不显著.排列方式Type1(通水面积大的情况)消波效果优於Type2.当无因次周频率<1.5时,高度增加,反射率递减.反射率随著孔隙率愈大其减小趋势愈显著.2-6 本实验背景 刘奕宏(2004)水深为0.5公尺,波高固定为4公分,孔隙率为0,0.4,0.5,0.6,相对厚度(B/h)为0.60,0.77,0.95,q值取0.45.许骏祥(2004)浮式结构物取其Type1(通水面积大的情况),模型高度取D4(10.16cm),孔隙率为0,0.4,0.5,0.6.2-7 实验示意图2-8 波浪条件T周期 secL波长 m0.502.014.070.751.643.171.001.422.621.251.272.231.501.161.941.751.071.712.001.001.522.250.951.372.500.901.242.750.861.133.000.821.043.250.790.963.500.760.90三,实验方法与步骤本实验步骤及方法如下:(1)波高计率定将容量式波高计固定於可上下垂直移动之固定架上,并於水槽中直接进行率定工作.率定时首先用酒精擦拭波高计测线以除去表面的污垢,接著调整固定架旋转钮,使波高测线的中心点位置与静水面对齐,并执行NDAC程式的Sensor Calibration,选取波高计频道,开始取样,然后再次调整波高计固定架旋转钮使其分别依次向上和向下移动5公分,并於移动完毕之后随即启动取样,重复以上过程经由程式做波高计的回归分析,则可得到此波高计之率定曲线方程式与其最佳量测之范围.(2)实验中需随时检测水位,以避免水量溢出,蒸发或减少,以确保造波水深为固定值.(3)透过电脑控制造波机以产生实验所需要之波浪条件.(4)资料撷取本次实验取样频率为20Hz,由於造波板至结构物距离为21.4公尺,资料撷取应在二次反射发生之前.(5)在水槽侧边架设数位相机及告示牌,记录每一次造波的过程.(6)造波完毕,将实验中所得的波高资料加以分析,并更换下一组实验所需之模型.(7)进行下一组实验,并进行资料分析.(8)资料分析部分本文主要探讨的是反射率变化,方法是利用Goda and Suzuki (1976)之二点法分析,分析方法详见附录.四,预期成果本实验将从三种模型配置情形下去探讨消波特性:(1)固定厚度,孔隙率,改变浮体孔隙率.(2)固定厚度,浮体孔隙率,改变孔隙率.(3)改变厚度,固定,孔隙率.* 为后方多孔隙结构物孔隙率,为前方浮体孔隙结构物孔隙率.最后再从结果中去列出:(1)探讨出本实验最佳配置.(2)比较前人研究之最佳配置.(3)在双重消波结构物下,应得更加消波效果.参考文献1.许骏祥(2004)"多孔隙浮式结构物之消波特性探讨",国立台湾海洋大学,硕士论文.2.刘奕宏(2004)"多孔隙结构物之消波特性探讨",国立台湾海洋大学,硕士论文.
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