INSTYTUT BUDOWNICTWA WODNEGO POLSKIEJ AKADEMII NAUK

PRZYKŁADOWE EKSPERYMENTY PRZEPROWADZONE W KANALE FALOWYM

Włodzimierz ChybickiAnna 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.

• 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.

Rodzaje eksperymentów

0 4 0 8 0 1 2 0 1 6 0 2 0 0

-8

0

8

0 4 0 8 0 1 2 0 1 6 0 2 0 0

-8

0

8

0 4 0 8 0 1 2 0 1 6 0 2 0 0

-8

0

8

x = 1 6 m

x = 3 2 m

x = 4 8 m

Fre

e-su

rfac

e el

evat

ion

[cm

]

T im e [s]

Generowanie fal typu Freak waves

Badanie zjawiska załamania fali

Trzy występujące po sobie klatki z zarejestrowanego filmu, krok czasowy dt=0.04 s.

10 cm10 cm

Schemat rozmieszczenia sond i usytuowania budowli w kanale falowym.

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.

Stateczność elementów narzutów kamiennych

WG1

c

b d hw

SWL

WG2 WG3 WG4 WG5

8 m 4 m 4 m 0.15 m

generator

PhD Research

indicators top layer small gravel

Budowla w odległości 20 m od generatoraGłębokość 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.

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?

Właściwe przygotowanie doświadczenia

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

0 20 40 60t [s ]

-0 .08

-0.04

0

0.04

0.08

0.12

Pis

ton

mot

ion

[m]

0 20 40 60t [s ]

-0 .08

-0.04

0

0.04

0.08

0.12

[m

]

3 3.5 4 4.5 5 5.5t [s ]

-10

0

10

20

Acc

eler

atio

n [m

/s2 ]

3 3.5 4 4.5 5 5.5t [s ]

- 2

0

2

4

6

8

Pre

ssur

e [k

Pa]

1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2t [s]

-80

-40

0

40

80

Acc

eler

atio

n [m

/s2 ]

1.35 1.4 1.45 1.5 1.55t [s]

-20

-10

0

10

20

Acc

eler

atio

n [m

/s2 ]

Wyniki pomiarów i ich interpretacja.