河海大学海岸动力学实验报告.

海岸动力学实验报告

专业年级：港航2班

姓    名：薛辉 

学    号： 1014020135

二〇一三年五月

中国  南京

目录

实验一：波浪数据采集与波高统计实验…………………………3

一、实验目的……………………………………………………3

二、实验要求……………………………………………………3

三、实验过程……………………………………………………3

四、结果分析……………………………………………………4

五、实验结论……………………………………………………8

实验二：波压力测量实验…………………………………………9

一、实验目的……………………………………………………9

二、实验要求……………………………………………………9

三、实验水文要素………………………………………………10

四、实验仪器……………………………………………………10

五、实验过程……………………………………………………10

六、结果分析……………………………………………………11

七、实验结论……………………………………………………13

实验一：波浪数据采集与波高统计实验

一、试验目的

了解波浪中规则波及不规则波的区别，波浪模型实验的一般方法，规则波波高、周期、不规则波高的统计方法。

二、试验要求

1、规则波及不规则波的测量与特征值统计。

2、明确实验的目的，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及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波和不规则波，参与造波数据及数据采集的全过程，了解波浪物理模型实验的最基本方法，正确处理实验数据，能通过处理采样数据文件系统各种累积频率波高，发现规律，得出实验结论。分析实验误差，提出减少误差方法

3、试验报告的编写，要求报告能准确的反映试验目的、方法、过程及结论。

三、试验过程

试验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大波进行算术平均，得到不规则波的有效波高。

四、结果分析：

本次实验使用fortran90语言编写计算程序。

程序截图（上部为运行程序，下部为运行结果）

规则波的具体代码：

program main

    implicit none

    real::m,e,f,t

    integer::i,j,k,p

    real,dimension(2000)::a

    real,dimension(20)::b,c

    real,dimension(9)::h

    open(1,file='1.txt')    

    do i=1,2000

        read(1,*) a(i)

    end do

    close(1)

    b(1)=1

    j=1

    do i=1,1999

        if(a(i)*a(i+1)<0) then

            j=j+1

            b(j)=i

        end if

    end do

    do i=1,19

        do j=b(i)+1,b(i+1)-1

            if(abs(a(j))>abs(a(j-1)).and.abs(a(j))>abs(a(j+1))) then

                c(i)=a(j)

            end if

        end do

    end do

    e=0

    do i=1,9

        h(i)=c(2*i)-c(2*i-1)

    e=e+h(i)

    end do

    t=e/9

    do i=1,9

        print'(1x,f7.3)',h(i)

    end do

    print*,'规则波的平均波高为：'    

    print'(1x,f7.3)',t

end program

规则波运行结果如下：

波高依次为：15.675        16.037        9.030     0.000     5.760     14.200        9.942      13.261      5.102

规则波的平均波高：9.884    

结果修正：运行结果中出现0.000，所以要对结果进行修正，修正后的规则波的平均波高为：11.126

规则波的波形图

  不规则波的程序及结果截屏如下

不规则波的程序代码：

program main

    implicit none

    real,dimension(8000)::a

    real,dimension(114)::b,c

    real,dimension(56)::h

    integer::i,j

    real::e,t

    open(2,file='2.txt')

    do i=1,8000

        read(2,*)a(i)

    end do 

    close(2)

    b(1)=1

    j=1

    do i=1,7999

        if(a(i)*a(i+1)<0) then 

            j=j+1

            b(j)=i

        end if

    end do

    do i=1,113

        do j=b(i)+1,b(i+1)-1

            if(abs(a(j))>abs(a(j-1)).and.abs(a(j))>abs(a(j+1))) then

                c(i)=a(j)

            end if

        end do

    end do

    do i=1,56

        h(i)=c(2*i-1)-c(2*i)

    end do

    print*,'不规则波的波高分别为：'

    do i=1,14

        print'(1x,4f8.3)',h(4*i-3),h(4*i-2),h(4*i-1),h(4*i)

    end do    

    do i=1,55

        do j=i+1,56

            if(h(i)                t=h(i);h(i)=h(j);h(j)=t

            end if

        end do

    end do

    e=0

    do i=1,19

        e=e+h(i)

    end do

    print*,'不规则波的有效波高：'

    print'(1x,f7.3)',e/19                

end program

不规则波的波形图  

五、实验结论：

本次实验本人采用的数据为1通道

规则波：    1通道该波列的平均波高H=11.126

不规则波：  1通道该波列的有效波高H1/3=9.226    

实验二：波压力测量实验

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。

二、试验要求

试验采用规则波进行。

（1）、模型比尺的确定。模型比尺1：27

（2）、波要素的率定。

（3）、模型上压力分布的测量，要求测点不少与5个。

（4）、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。

三、试验水文条件

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、结果分析

本次实验采用fortran90语言编程

程序截图

程序代码

program main

implicit none

real::pressure,b1,b2,max,z

integer::i,j,k,l,m

real,dimension(6,2000)::a

real,dimension(2000)::b,h

open(1,file='G202A.txt')    

read(1,*) a

close(1)    

    do m=1,6    

        do i=1,2000

        end do

        j=0

        do i=1,1999

            if (a(m,i)<0 .and. a(m,i+1)>0) then

                j=j+1

            b(j)=i

            end if

        end do

        l=0

        pressure=0

            do i=1,j-1

                b1=b(i);b2=b(i+1)

                max=0

                do k=b1,b2

                    if (max                        max=a(m,k)

                    end if

                end do

                l=l+1

                h(l)=max

                pressure=pressure+h(l)

            end do

        z=pressure/(j-1)

        print *,m,'平均正向波压力为',z

    end do    

end program

程序运行结果

A组：     1 平均正向波压力为  0.2214210

           2 平均正向波压力为  0.3273215

           3 平均正向波压力为  0.4459000

           4 平均正向波压力为  0.3313514

           5 平均正向波压力为  9.0983026E-02

           6 平均正向波压力为  8.8866666E-02

B组：     1 平均正向波压力为  0.2107368

           2 平均正向波压力为  0.1427073

           3 平均正向波压力为  0.4481000

           4 平均正向波压力为  0.4574000

           5 平均正向波压力为  0.1671316

           6 平均正向波压力为  3.7428569E-02

C组：     1 平均正向波压力为  0.1983000

           2 平均正向波压力为  0.1828636

           3 平均正向波压力为  0.5073685

           4 平均正向波压力为  0.37700

           5 平均正向波压力为  0.1434783

           6 平均正向波压力为  5.4069769E-02

附加说明：本实验共有7个通道，其中21通道数据有问题，故在算时，将去舍去。1——51通道，2——18通道，3——9通道，

4——60通道，5——57通道，6——53通道。

附注：18通道三组数据误差较大，从B组和C组的波形图看出，调0时有误差，使得有些正值波高很小，平均下来后平均波高就偏小，故可取前1/3正波高求平均值，修正后的结果如下所示：

七、实验说明

1、对于采用的模型，由于比尺的问题，在最后程序算出的波压力中要乘以30

2、由于实验数据的误差，我们测得的三组数据中A组数据差距比较大所以不予考虑，对于B组数据最后一个测点测得的波压力有问题，在求平均值时最后一个测点的波压力平均值就是C测点的波压力值