基于PIV及BIV耦合的破碎波浪特性研究
发布时间：2021-10-21 10:59
波浪破碎是海洋活动中极为常见的现象。当波浪传播进入浅水区时,因波陡增大会发生破碎,而深水波浪,如风浪,也会发生破碎。波浪破碎对海气交界面及海洋环境的相关运动具有相当重要的作用,而且波浪破碎会消耗大量波能,破碎波如遇到建筑物,也会产生很大的冲击力。为进一步了解波浪破碎的特征及机理,有必要对波浪破碎的流场进行更加细致的研究,但由于传统的测量方法限制,不能得到更加全面的破碎流场信息。目前,应用PIV技术及BIV技术在波浪破碎的测量上可以有效地解决传统接触式测量或单点式测量方法的缺陷,但PIV技术和BIV技术针对实验室波浪破碎的测量方法以及对实验室生成的破碎波流场都有待进一步探究。针对上述问题,本文根据破碎波试验,对PIV及BIV技术在波浪破碎测量中的方法、验证及改善、破碎波流场特征等进行了讨论,主要的研究内容及成果如下:（1）搭建了用于实验室测量破碎波的PIV及BIV系统,并对其进行了验证。根据PIV及BIV基本原理及前人文献总结,在实验室搭建了适用于破碎波测量的PIV及BIV系统;根据实验室现有设备,对搭建的PIV及BIV系统进行了一系列的验证试验,证明了该系统测量的准确性。（2）证明了两...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 数值模拟在波浪破碎方面的发展
1.2.2 现场观测在波浪破碎方面的发展
1.2.3 模型试验在波浪破碎方面的发展
1.3 本文研究主要内容
2 破碎测量试验介绍
2.1 试验方法与设备
2.1.1 试验设备
2.1.2 试验布置
2.1.3 试验造波方法
2.1.4 试验参数设置
2.2 破碎波特征参数及分析
2.2.1 气泡区最大水平速度
2.2.2 涡量
2.2.3 破碎过程结构特征
3 基于PIV和 BIV耦合的测量系统
3.1 粒子图像测速方法(PIV)介绍
3.2 气泡图像测速方法(BIV)介绍
3.3 PIV-Lab介绍
3.4 测量系统验证
3.4.1 波浪重复性
3.4.2 二维水槽流速验证
3.4.3 PIV测量系统验证
3.4.4 BIV测量系统验证
3.5 图像标定
4 气泡图像测速方法分析
4.1 照明方案中灯光的布置
4.2 不同照明方案之效果及流速场
4.2.1 一般BIV照明方案
4.2.2 激光与前置灯
4.2.3 激光与后置灯
4.2.4 上部灯
4.2.5 上部灯与前置灯
4.2.6 上部灯与后置灯
4.3 照明方案结果分析
5 破碎流场特性分析
5.1 破碎全域流场
5.1.1 图像拼接
5.1.2 重叠区域处速度处理
5.1.3 不同时刻下的破碎全域流场
5.2 工况1破碎过程分析
5.2.1 速度及结构特征分析
5.2.2 涡量分析
5.3 不同工况下气泡区最大水平速度随时间变化之关系
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]深水波浪破碎时波浪演化特征实验研究[J]. 梁书秀,张怡辉,孙昭晨. 海洋工程. 2016(01)
[2]破碎波作用下床面形态研究及泥沙受力分析[J]. 李青峰,程永舟,韩二品,潘昀. 水利水运工程学报. 2015(04)
[3]波浪在珊瑚礁地形上破碎特性试验研究[J]. 柳淑学,刘宁,李金宣,方亚冰,刘思. 海洋工程. 2015(02)
[4]斜坡平台上波浪破碎变形PIV试验研究[J]. 蒋昌波,张陈浩,姚宇,邓斌. 水动力学研究与进展A辑. 2012(04)
[5]NUMERICAL SIMULATION OF PROPAGATION AND BREAKING PROCESSES OF A FOCUSED WAVES GROUP[J]. HUANG Zong-liu, LIN Peng-zhi State Key Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065,. Journal of Hydrodynamics. 2012(03)
[6]气液两相流中气泡速度的图像处理[J]. 程文,宋策,刘文洪,Yuichi Murai. 工程热物理学报. 2009(01)
[7]随机波浪作用下近岸波流场的数值模拟[J]. 唐军,沈永明,崔雷,郑永红. 力学学报. 2008(04)
[8]多向聚焦破碎波的实验研究[J]. 柳淑学,李金宣,KEYYONG Hong. 水动力学研究与进展A辑. 2007(03)
[9]波浪在台阶地形上的破碎[J]. 张庆河,刘海青,赵子丹. 天津大学学报. 1999(02)
[10]孤立波破碎过程试验与数模结果比较[J]. 王永学. 大连理工大学学报. 1994(04)
博士论文
[1]空气垫层在波浪对水平板冲击中的作用研究[D]. 任喜峰.大连理工大学 2019
[2]海浪模式白浪耗散项的改进和海洋水体混合过程的研究[D]. 张怡辉.大连理工大学 2016
[3]直立堤前的破碎波流场特征及波浪力研究[D]. 孙英伟.大连理工大学 2012
硕士论文
[1]粒子图像测速（PIV）技术在水槽波浪中的研究[D]. 龙晓警.天津大学 2009
本文编号：3448841
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 数值模拟在波浪破碎方面的发展
1.2.2 现场观测在波浪破碎方面的发展
1.2.3 模型试验在波浪破碎方面的发展
1.3 本文研究主要内容
2 破碎测量试验介绍
2.1 试验方法与设备
2.1.1 试验设备
2.1.2 试验布置
2.1.3 试验造波方法
2.1.4 试验参数设置
2.2 破碎波特征参数及分析
2.2.1 气泡区最大水平速度
2.2.2 涡量
2.2.3 破碎过程结构特征
3 基于PIV和 BIV耦合的测量系统
3.1 粒子图像测速方法(PIV)介绍
3.2 气泡图像测速方法(BIV)介绍
3.3 PIV-Lab介绍
3.4 测量系统验证
3.4.1 波浪重复性
3.4.2 二维水槽流速验证
3.4.3 PIV测量系统验证
3.4.4 BIV测量系统验证
3.5 图像标定
4 气泡图像测速方法分析
4.1 照明方案中灯光的布置
4.2 不同照明方案之效果及流速场
4.2.1 一般BIV照明方案
4.2.2 激光与前置灯
4.2.3 激光与后置灯
4.2.4 上部灯
4.2.5 上部灯与前置灯
4.2.6 上部灯与后置灯
4.3 照明方案结果分析
5 破碎流场特性分析
5.1 破碎全域流场
5.1.1 图像拼接
5.1.2 重叠区域处速度处理
5.1.3 不同时刻下的破碎全域流场
5.2 工况1破碎过程分析
5.2.1 速度及结构特征分析
5.2.2 涡量分析
5.3 不同工况下气泡区最大水平速度随时间变化之关系
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]深水波浪破碎时波浪演化特征实验研究[J]. 梁书秀,张怡辉,孙昭晨. 海洋工程. 2016(01)
[2]破碎波作用下床面形态研究及泥沙受力分析[J]. 李青峰,程永舟,韩二品,潘昀. 水利水运工程学报. 2015(04)
[3]波浪在珊瑚礁地形上破碎特性试验研究[J]. 柳淑学,刘宁,李金宣,方亚冰,刘思. 海洋工程. 2015(02)
[4]斜坡平台上波浪破碎变形PIV试验研究[J]. 蒋昌波,张陈浩,姚宇,邓斌. 水动力学研究与进展A辑. 2012(04)
[5]NUMERICAL SIMULATION OF PROPAGATION AND BREAKING PROCESSES OF A FOCUSED WAVES GROUP[J]. HUANG Zong-liu, LIN Peng-zhi State Key Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065,. Journal of Hydrodynamics. 2012(03)
[6]气液两相流中气泡速度的图像处理[J]. 程文,宋策,刘文洪,Yuichi Murai. 工程热物理学报. 2009(01)
[7]随机波浪作用下近岸波流场的数值模拟[J]. 唐军,沈永明,崔雷,郑永红. 力学学报. 2008(04)
[8]多向聚焦破碎波的实验研究[J]. 柳淑学,李金宣,KEYYONG Hong. 水动力学研究与进展A辑. 2007(03)
[9]波浪在台阶地形上的破碎[J]. 张庆河,刘海青,赵子丹. 天津大学学报. 1999(02)
[10]孤立波破碎过程试验与数模结果比较[J]. 王永学. 大连理工大学学报. 1994(04)
博士论文
[1]空气垫层在波浪对水平板冲击中的作用研究[D]. 任喜峰.大连理工大学 2019
[2]海浪模式白浪耗散项的改进和海洋水体混合过程的研究[D]. 张怡辉.大连理工大学 2016
[3]直立堤前的破碎波流场特征及波浪力研究[D]. 孙英伟.大连理工大学 2012
硕士论文
[1]粒子图像测速（PIV）技术在水槽波浪中的研究[D]. 龙晓警.天津大学 2009
本文编号：3448841
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3448841.html
