转阀控制式波浪生成方法的研究

论文摘要

造波机是海洋工程、海岸工程、船舶港口等领域中的重要基础设备。它通常使用液压驱动或电机驱动控制造波板或造波机构的运动生成波浪。在满足波浪生成时所需的大功率、高频率的要求条件下,电机驱动在重载及往复变向的情况下造波存在电机体积和转动惯量大等现象,电液伺服驱动造波存在着伺服阀在高频下流量小的弊端。在满足大功率造波的条件下,选择转阀控制式液压造波解决大功率、高频率及在一定频率下提高波浪波幅的造波问题。论文在基于转阀控制式驱动系统理论与线性造波理论的基础上,建立转阀控制式造波数学模型,将转阀的控制参数与生成的波浪参数建立联系,通过搭建的转阀控制式造波平台进行试验,通过试验数据与理论仿真数据的对比,验证转阀控制式造波技术的可行性。并在此基础上进行推板与摇板造波试验对比及波浪叠加试验。论文的主要工作如下:(1)基于转阀的结构特点和工作原理,对转阀控制式驱动系统进行数学建模,探究转阀的控制参数与液压缸位移的关系,对推摇造波机造波理论二维水力传力函数进行推导,导出推板造波与摇板造波的水利传递函数,将转阀控制式驱动系统与推摇造波理论结合,建立转阀控制式造波系统的理论数学模型,并建立Matlab/Simulink仿真模型。(2)为研究在不同系统供油压力、不同阀口开度、不同造波频率下波浪生成情况,通过搭建的转阀控制式造波试验平台,分别进行了推板造波与摇板造波试验,将试验中所采集处理的造波板位移与波浪数据与建立的仿真模型所得的数据进行研究对比,结果表明,试验所得波浪波长数据与理论相一致,误差大小在6%以下,造波板位移和波浪波幅与理论之间的误差基本上在10%以下,造波板位移误差主要来自于数学模型参数设定的误差以及造波过程试验设备带来的误差,波幅的误差主要来源于造波板位移的误差。试验结果验证了转阀控制式造波技术的可行性。(3)在推板造波与摇板造波的基础上,对推板造波与摇板造波的试验数据进行了对比分析,并且分别进行了不同造波方式、不同控制参数下的波浪叠加试验,试验的结果表明波浪叠加之后的波高与理论期望的波高接近,证实了转阀控制式生成波浪叠加的可行性。

论文目录

摘要

Abstract

引言

1 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题研究背景

1.3 国内外研究现状

1.3.1 水池造波技术的研究现状与进展

1.3.2 转阀的研究进展与发展现状

1.4 论文的主要研究工作

1.5 本章小结

2 转阀控制式造波理论

2.1 转阀控制式驱动系统理论建模

2.2 推摇板造波理论

2.2.1 造波方程与边界条件

2.2.2 边界条件下速度势解

2.3 转阀控制式造波系统Matlab/Simulink建模

2.3.1 造波水力传递函数的求解

2.3.2 转阀控制式造波系统Simulink建模

2.4 波浪叠加理论

2.5 本章小结

3 转阀控制式造波试验

3.1 转阀控制式试验平台

3.2 转阀控制式波浪生成试验

3.2.1 推板式波幅与波长试验

3.2.2 摇板式波幅与波长试验

3.2.3 波浪叠加试验

3.3 本章小结

4 转阀控制式造波理论与试验结果分析

4.1 推板造波理论与试验数据对比分析

4.1.1 推板造波波幅数据分析

4.1.2 推板造波波长数据分析

4.2 摇板造波理论与试验数据对比分析

4.2.1 摇板造波波幅数据分析

4.2.2 摇板造波波长数据分析

4.3 波浪叠加试验分析

4.4 推摇造波试验的对比分析

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李硕

导师: 周哲波,刘毅

关键词: 转阀控制,造波机,波幅,波长,造波试验,波浪叠加

来源: 安徽理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 海洋学,海洋学,水利水电工程

单位: 安徽理工大学

基金: 国家自然科学基金项目(51605431),浙江省自然科学基金项目(LQ15E050009),宁波市自然科学基金项目(2015A610142)

分类号: P75;P731.22

DOI: 10.26918/d.cnki.ghngc.2019.000007

总页数: 91

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