[发明专利]一种弧板式结构消浪特性的测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种弧板式结构消浪特性的测量装置，其特征在于，由上部结构（1）、弧板式结构（2）、下部结构（3）、浪高仪（4）、波高数据采集系统（5）和波浪水槽（6）组成；

所述的上部结构（1）从上方固定弧板式结构（2），上部结构（1）包括纵梁（11）、槽钢（12）、短柱（13）、长柱（15）和钢板（17）；所述的槽钢（12）横向布置于波浪水槽（6）侧壁顶部，通过短柱（13）与波浪水槽（6）锚固；所述的纵梁（11）共有4条，其中波浪水槽（6）两侧壁顶部各有2条，分别位于槽钢（12）两端的上部和下部，通过短柱（13）与槽钢（12）紧密连接，4条纵梁（11）沿着波浪水槽（6）横向移动；所述的钢板（17）共有2条，上端分别通过长柱（15）与纵梁（11）连接，下端通过螺杆（33）与长条板（31）锚固，将上部结构（1）、弧板式结构（2）和下部结构（3）连接为一个整体；

所述的弧板式结构（2）由2块相同的玻璃弧板（21）构成；所述的弧板式结构（2）两侧留有水平段，水平段的四个角上分别钻有用于固定的柱子孔（22）；

所述的下部结构（3）从下方固定弧板式结构（2），包括长条板（31）和螺杆（33）；所述的长条板（31）固定于波浪水槽（6）底部，长条板（31）共有2条，长条板（31）通过螺杆（33）与钢板（17）固定连接；

所述的浪高仪（4）沿着波浪水槽（6）布置3根，位于弧板式结构（2）迎浪向一侧2根，间距等于波长的四分之一倍，用于计算波浪对弧板式结构（2）的反射系数；位于弧板式结构（2）背浪向一侧1根，用于计算波浪对弧板式结构（2）的透射系数；

所述的波高数据采集系统（5）连接浪高仪（4），并实时采集浪高仪（4）上监测的波面历程数据。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述的弧板式结构（2）的两块玻璃弧板（21）沿螺杆（33）移动，其各自位置和之间距离均可调，即弧板式结构（2）的高度和净空可调。

3.采用权利要求1或2的测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

a在弧板式结构的迎浪向一侧布置2根间距为1/4L的浪高仪，在弧板式结构的背浪向一侧布置1根浪高仪；

b将3根浪高仪的数据传输线与波高数据采集系统分别连接，浪高仪的标号与采集系统中的标号一一对应；

c弧板式结构迎浪向一侧2根浪高仪所采集到的波高均由入射波高和反射波高组成，且入射波和反射波均满足线性叠加关系，波形均属于正态分布；弧板式结构迎浪向第1根浪高仪的波形为：

其中：为入射波面；为反射波面；表示m倍频入射波幅；表示m倍频反射波幅；，为倍频的波数；为倍频的波长，由色散关系确定，即为坐标位置；表示m倍频入射波初相位；表示m倍频反射波初相位；它表示倍频的圆频率；为倍频的波周期，t为时间；d为水深；弧板式结构迎浪向第2根浪高仪的波形为：

为两根浪高仪的间距；两个位置处的波面历程按照傅里叶级数展开，通过傅里叶分析可得到参数A_1m，A_2m，B_1m，B_2m的值，倍频波的入射波振幅和反射波振幅可由下式计算：

通过能量叠加原理可计算入射波的合成波振幅为：

反射波的合成振幅为：

反射系数的表达式为，A_r为反射波振幅，A_i为入射波振幅；

d通过弧板式结构背浪向一侧浪高仪所监测的波面历程，计算其平均波高为H_t，A_t=H_t/2，透射系数的表达式为，A_t为透射波振幅。