波浪对圆柱的作用力实验+海油1101班+01+李某某

中国石油大学海洋环境实验报告实验日期：成绩：班级：学号：姓名：教师：刘志慧同组者：每空1分，共15分波浪对圆柱的作用力实验20131.实验目的圆柱是海洋工程中最常见的结构物之一。通过线性波对圆柱的作用实验，让学生建立起波浪对结构物作用的基本概念，并了解测量结构物上波浪力的方法和过程，以及对测量结果的处理。在此实验中，应注意、惯性力和阻力三者之间的相互关系。2.实验内容(1)了解波浪力测量的工作原理；(2)了解波浪力记录的要求和特点；(3)了解圆柱受力的特点和波浪力测量手段；(4)分析实验结果。3.实验设备(1)圆柱模型（塑料或铝合金）一根；(2)波高仪一套；(3)桩力传感器一套；(4)固定支座一套；(5)固定夹若干；(6)量测系统一套；(7)圆柱固定器两个。14.实验准备、方法与步骤4.1实验准备将水槽充水，调整适当的水深；然后将长cm，直径Фcm的圆柱装在固定支座上，装好相应的传感器，接通量测系统；将整个模型总成安装在水槽上并固定好，再将波高仪传感器固定在圆柱的上。然后开动造波机造波。4.2实验当波浪作用在圆柱上时，要仔细观察圆柱迎波面上的和离波向的；同时开起和量测系统的采样开关，记录波浪和作用力的过程线，记录10～20个周期。并仔细作好各种标记和观测记录。可采用相同或不相同的波要素重复进行3～5次实验，将各次的观测结果填表记录。4.3作用力的计算根据观测记录求出波浪要素和波浪对圆柱的作用力。波浪对圆柱的作用力由FHI和阻力（）FHD两部分组成，可用方程进行计算，该方程为：1,2HHIHDMDuFFFCVCAuutcos)()]([kdshdzkchTHu，式中：CM—系数；可取2.0CD—系数；可取1.2V—圆柱单位长度的；A—圆柱单位长度的；u—水质点速度的分量；H—波高；2K—波数；d—水深；T—波浪周期；θ—相位角。根据以下公式计算作用在圆柱上的总水平力的大小，得到最大波浪作用力值，计入表2-15.数据处理（写出算例）（30分）表1波高仪标定记录表波谷波峰传感器上提高度Fi(cm)波高仪读数UFi(V)KFi(cm/V)传感器下放深度Ei（cm）波高仪读数UEi(V)KEi(cm/V)001-12-23-34-4FiK（KFi平均值，cm/V）EiK（KEi平均值，cm/V）K平均值（cm/V），2KKKFiEi表2波浪对圆柱的作用力实验记录表实验组次1234平均波周期T（Sec）波高H（cm）水深h（cm）桩径d（cm）实测力FHmax（N）计算力FHmax（N）maxmaxcoscossinHHDHIFFF36.问题（50分）(1)分析所观察到的现象；(2)分析各种物理现象的作用机制；(3)根据实验数据绘制波浪力随时间变化的曲线图，根据理论计算公式绘制波浪力随相位变化的曲线图；（20分）(4)采用Morison方程计算桩力，并与实测桩力相比较，分析误差产生的原因。7．总结（5分）4