PRZYKŁADOWE EKSPERYMENTY PRZEPROWADZONE W KANALE FALOWYM INSTYTUT BUDOWNICTWA WODNEGO POLSKIEJ AKADEMII NAUK PRZYKŁADOWE EKSPERYMENTY PRZEPROWADZONE W KANALE FALOWYM Włodzimierz Chybicki Anna Reda

Rodzaje eksperymentów Badanie własności propagujących się fal: fale olbrzymie (freak waves), propagacja fal długich, propagacja falowania w strefie brzegowej, nabieganie fali, falowanie w kanale portowym z kawernami pochłaniającymi energię falowania, badanie niestabilności Benjamina-Feira, załamanie fal. Do pierwsze grupy zagadnień należy na przykład zbadanie zjawiska fal olbrzymich (freak waves) lub badanie niestabilności falowania. Falowanie w ośrodku niejednorodnym to na przykład falowanie w strefie brzegowej morza, lub falowanie w kanale portowym z kawernami pochłaniającymi energię falowania. Istnieje możliwość przeprowadzenia także innych badań (np. badanie ruchu rumowiska przeprowadzone Przez p. K. Huzarską), z ograniczeniami wynikającymi z istniejących przyrządów pomiarowych i ograniczeń kanału falowego.

Rodzaje eksperymentów Współdziałanie falowania z konstrukcjami: badanie stabilności narzutu kamiennego, wypromieniowanie energii konstrukcji drgającej poprzez fale akustyczne, uderzenie fali w dno poziomego pokładu, falowanie w obecności konstrukcji pływającej, ruch konstrukcji pływającej wywołany falowaniem, transmisja i odbicie falowania od progów podwodnych. Inne wpływ substancji organicznych na ruch rumowiska, badanie wpływu falowania na mieszanie pionowe.

Generowanie fal typu Freak waves Badanie jest dość proste, trudności występują przy modelowaniu numerycznym

Badanie zjawiska załamania fali 1 1 c c m m Schemat rozmieszczenia sond i usytuowania budowli w kanale falowym. W celu oceny kryterium załamania fal, analizowano poszczególne klatki filmu w celu określenia prędkości cząsteczek wody w grzbiecie fali. Dane te porównywano z wynikami programu numerycznego. Trzy występujące po sobie klatki z zarejestrowanego filmu, krok czasowy dt=0.04 s.

Nabieganie fali na brzeg Zjawisko nabiegania jest bardzo złożone, gdyż zjawiska zachodzące przy podchodzeniu fali do brzegu są bardzo trudne do opisu i najczęściej dochodzi do załamania fal. Została zbudowana specjalna sonda pomiarowa, umieszczona w dnie mierząca wysokość nabiegania na brzeg. Wysokość nabiegania fal, nawet dla ustalonej amplitudy i długości fali, jest wielkością zmienną. Załamanie fal powoduje, że jest to proces trudny do opisu matematycznego.

Stateczność elementów narzutów kamiennych PhD Research Budowla w odległości 20 m od generatora Głębokość wody hw=0.4 m hw – głębokość wody, b – długość ławeczki, c – wysokość podsypki, WG1..5 – sondy falowe Rdzeń narzutu wykonany był z tłucznia o średnicy D=0.01-0.015 [m]. Warstwę zewnętrzną stanowiły sklejone ze sobą 2 warstwy szklanych kulek o średnicy D=0.016 [m] i porównywalnej do kamienia gęstości. indicators top layer small gravel Celem badań było określenie sił działających na elementy narzutu kamiennego. Dane eksperymentalne porównano z wynikami obliczeń numerycznych. Podstawową trudnością było określenie prędkości wody w narzucie i określenie sił działających na elementy narzutu.

Właściwe przygotowanie doświadczenia Co chcemy badać? Jak przygotować model fizyczny? Jak wykorzystać posiadane przyrządy? Z jaką częstotliwością zapisywać wyniki? Gdzie ustawić urządzenia pomiarowe, aby uzyskać jak najwięcej informacji?

Uderzenie fali o poziomy pokład Bardzo trudne do analizy doświadczenie – trzy stopnie swobody modelu. Uderzenie fali w dolną część jest uderzeniem hydraulicznym. Konieczność rejestracji ciśnień i przyspieszeń z dużą częstotliwością Trudności modelowania – wiele częstotliwości – częstotliwość fali i trzy częstotliwości drgań własnych modelu fizycznego. Uderzenie hydrauliczne – bardzo wysokie częstotliwości pomiaru ciśnienia i drgań. Bogaty zestaw czujników – trzy akcelerometry, kilka czujników ciśnienia i sondy falowe.

Wyniki pomiarów i ich interpretacja. Doświadczenie przygotowano tak, aby nastąpiło uderzenie fali w dół konstrukcji. Wykres ciśnienia przypomina uderzenie hydrauliczne, a odpowiedź konstrukcji jest w postaci drgań własnych. Jeżeli posiadają one różne częstotliwości, to łatwo je zinterpretować. Interesujący początek ruchu konstrukcji – wiele wysokich częstotliwości, to odrywanie się wody od konstrukcji.