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基于力矩反馈的主动式吸收造波理论及应用研究

发布时间:2018-12-17 02:54
【摘要】:随着经济的增长,人类对资源的需求也与日俱增,资源的开发从陆地转到海洋。研究海洋波浪特性是进行海洋工程研究的先决条件。造波机是模拟海洋波浪的重要设备,能够准确的模拟海洋波浪是造波机理论研究的关键。实验室造波机在水槽中造波时会在板前形成二次反射波,而在海洋中是不会产生的。为了保证实验结果的准确性,消除二次反射波,研究主动式吸收造波理论具有重要的现实意义。以交通运输部天津水运工程科学研究所大比尺波浪水槽推板式造波机为实验对象,实现了基于力矩反馈的主动式吸收造波。该造波机采用四台伺服交流电机同步控制,具有很好的同步性能、运行精度和保护措施。通过对造波系统的机械、电气结构及造波控制原理进行详细的分析,给出了基于力矩反馈的主动式吸收造波理论。并以势流理论和线性波理论为依据推导微幅波造波理论,进而以余弦波叠加推导不规则波造波理论。在造波机造波理论基础上,进一步推导了造波机电机力矩与造波参数之间的关系,分析了造波板运动的受力与对电机驱动力矩的组分大小和变化规律,从理论上得到电机力矩的变化范围、规律,为研究基于力矩反馈的主动式吸收造波提供理论依据。建立了基于力矩反馈的主动式吸收造波系统,并进行了规则波主动式吸收造波实验,验证了规则波吸收造波的效果,并对波面的稳定性和二次反射波的吸收率进行了分析。实验表明,本文提出的主动式吸收造波理论可以有效地吸收二次反射波,实现无反射造波。
[Abstract]:With the economic growth, the human demand for resources is increasing, the development of resources from the land to the sea. The study of ocean wave characteristics is a prerequisite for marine engineering research. Wave generator is an important equipment to simulate ocean wave. It is the key of theoretical research to simulate ocean wave accurately. Laboratory wave-making machines form secondary reflection waves in front of the plate when making waves in the flume, but not in the ocean. In order to ensure the accuracy of the experimental results and eliminate the secondary reflection wave, it is of great practical significance to study the theory of active absorption wave-making. Taking the large scale wave flume push plate type wave-making machine of Tianjin Water Engineering Research Institute of Ministry of Communications and Transport as the experimental object, the active absorbing wave generation based on torque feedback is realized. The wave generator adopts four servo AC motor synchronous control, which has good synchronization performance, operation precision and protection measures. Through the detailed analysis of the mechanical, electrical structure and wave-making control principle of the wave-making system, the active absorbing wave-making theory based on torque feedback is presented. Based on the potential flow theory and linear wave theory, the theory of micro-amplitude wave generation is derived, and the theory of irregular wave generation is derived by superposition of cosine wave. On the basis of wave-making theory of wave-making machine, the relationship between the torque of wave-making electromechanical machine and the wave-making parameters is further deduced, and the force acting on the wave-making plate and the composition and variation law of the driving moment of the waving-plate are analyzed. The range and law of motor torque are obtained theoretically, which provides a theoretical basis for the study of active wave generation based on torque feedback. The active wave generation system based on torque feedback is established, and the regular wave active wave generation experiment is carried out to verify the effect of the regular wave absorption generation. The stability of the wave surface and the absorption rate of the secondary reflection wave are analyzed. The experimental results show that the theory of active wave generation can effectively absorb the secondary reflection wave and realize the non-reflection wave generation.
【学位授予单位】:天津理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P731.2;P75

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本文编号:2383529

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