波浪对圆柱的作用力实验
波浪对圆柱的作用力实验是海洋工程中最常见的实验之一。该实验的目的是让学生建立起波浪对构造物作用的根本概念,并了解测量构造物上波浪力的方法和过程,以及对测量结果的处理。在实验中,需要注意波要素、惯性力和阻力三者之间的相互关系。
实验设备包括圆柱模型、波高仪、桩力传感器、固定支座、固定夹假设干、量测系统和圆柱固定器等。实验步骤包括观察圆柱迎波面的溅高和离波向的涡流,同时开启量测系统的采样开关,记录波浪和作用力的过程线,并记录10~20个周期的数据。
波浪对圆柱的作用力可以分为两部分:惯性力和拖曳力。惯性力是由于波浪对圆柱的惯性作用,而拖曳力是由于波浪对圆柱的阻力作用。可以使用莫里森方程来计算波浪对圆柱的作用力。莫里森方程为:
FH = FHD + FHI
其中,FHD是拖曳力,FHI是惯性力。FHD可以用以下公式计算:
FHD = (CDγDH2/2) * K1
其中,CD是拖曳力系数,γ是水的密度,D是圆柱的直径,H是波高,K1是计算系数。
FHI可以用以下公式计算:
FHI = (CMγπD2H/8) * K2
其中,CM是惯性力系数,π是圆周率,D是圆柱的直径,H是波高,K2是计算系数。
在实验中,需要记录波浪的周期、波高、水深等数据,然后使用莫里森方程计算波浪对圆柱的作用力。需要将计算结果与实验结果进行比较,以验证实验的正确性。
在数据处理方面,需要画出表格,写出算例,并给出波长迭代计算的程序等。例如,可以使用以下程序来计算波长:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(){
double g=9.8,t,a,k,L,h;
int i;
scanf("%lf %lf %lf",&t,&L,&h);
a=g*t*t/(2*3.14);
for(i==0;i<=200;i++)
{
k=6.28/L;
...
}
return 0;
}
该程序可以用来计算波长,并输出结果。