Лабораторные установки для изучения поверхностных волн
Wave tank
Волновые баки и рябь-баки: лабораторные установки для изучения поверхностных волн. Применение в исследованиях кораблей, гаваней и гидротехнических сооружений.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Лабораторная установка для наблюдения за поведением поверхностных волн
Laboratory setup for observing the behavior of surface waves
Волновой резервуар – это лабораторная установка, предназначенная для наблюдения за поведением поверхностных волн. Типичный волновой резервуар представляет собой короб, заполненный жидкостью, обычно водой, с открытым или заполненным воздухом пространством сверху. На одном конце резервуара расположен генератор волн (привод), а на другом – поверхность, поглощающая волны. Подобным устройством является рябь-резервуар, который плоский и неглубокий и используется для наблюдения за интерференционной картиной поверхностных волн сверху.
A wave tank is a laboratory setup for observing the behavior of surface waves. The typical wave tank is a box filled with liquid, usually water, leaving open or air filled space on top. At one end of the tank, an actuator generates waves; the other end usually has a wave absorbing surface. A similar device is the ripple tank, which is flat and shallow and used for observing patterns of surface waves from above.
Волновой бассейн
Волновой бассейн — это волновой резервуар, ширина и длина которого примерно одинаковы, часто используемый для испытаний судов, морских сооружений и трехмерных моделей гаваней (и их волноломов).
A wave basin is a wave tank which has a width and length of comparable magnitude, often used for testing ships, offshore structures and three dimensional models of harbors (and their breakwaters).
Волновой поток
Волновой flume (или волновой канал) – это особый тип волнового резервуара: ширина flume значительно меньше его длины. Генерируемые волны, таким образом, являются в большей или меньшей степени двумерными в вертикальной плоскости (2DV), что означает, что компонента орбитальной скорости потока в направлении, перпендикулярном боковой стенке flume, намного меньше, чем другие две компоненты трехмерного вектора скорости. Это делает волновой flume хорошо подходящим для изучения структур, близких к 2DV, таких как поперечные сечения волнолома. Также могут быть испытаны трехмерные (3D) конструкции, создающие небольшое сопротивление потоку, например, измерение волновых сил на вертикальных цилиндрах с диаметром, значительно меньшим ширины flume. Волновые flume могут использоваться для изучения воздействия волн на береговые сооружения, морские платформы, перенос донных отложений и другие транспортные явления. Волны чаще всего генерируются механическим волнообразователем, хотя существуют также ветровые flume с (дополнительным) волнообразованием за счет воздушного потока над водой – при этом flume закрыт сверху крышей над свободной поверхностью. Волнообразователь часто состоит из перемещающейся или вращающейся жесткой волновой доски. Современные волнообразователи управляются компьютером и могут генерировать, помимо периодических волн, также случайные волны, одиночные волны, волновые группы или даже волновое движение, подобное цунами. Волнообразователь располагается на одном конце волнового flume, а на другом – испытываемая конструкция или волнопоглотитель (пляж или специальные волнопоглощающие конструкции). Часто боковые стенки содержат стеклянные окна или полностью выполнены из стекла, что обеспечивает четкое визуальное наблюдение за экспериментом и упрощает установку оптических приборов (например, лазерной доплеровской велосиметрии или велосиметрии на основе изображений частиц).
A wave flume (or wave channel) is a special sort of wave tank: the width of the flume is much less than its length. The generated waves are therefore – more or less – two dimensional in a vertical plane (2DV), meaning that the orbital flow velocity component in the direction perpendicular to the flume side wall is much smaller than the other two components of the three dimensional velocity vector. This makes a wave flume a well suited facility to study near 2DV structures, like cross sections of a breakwater. Also (3D) constructions providing little blockage to the flow may be tested, e. g. measuring wave forces on vertical cylinders with a diameter much less than the flume width. Wave flumes may be used to study the effects of water waves on coastal structures, offshore structures, sediment transport and other transport phenomena. The waves are most often generated with a mechanical wavemaker, although there are also wind–wave flumes with (additional) wave generation by an air flow over the water – with the flume closed above by a roof above the free surface. The wavemaker frequently consists of a translating or rotating rigid wave board. Modern wavemakers are computer controlled, and can generate besides periodic waves also random waves, solitary waves, wave groups or even tsunami like wave motion. The wavemaker is at one end of the wave flume, and at the other end is the construction being tested, or a wave absorber (a beach or special wave absorbing constructions). Often, the side walls contain glass windows, or are completely made of glass, allowing for a clear visual observation of the experiment, and the easy deployment of optical instruments (e. g. by Laser Doppler velocimetry or particle image velocimetry).
Круглый волновой бассейн
В 2014 году в Эдинбургском университете был введен в эксплуатацию первый кольцевой, объединенный бассейн для испытаний течений и волн – FloWaveTT. Это позволяет создавать волны, охватывающие все 360°, для моделирования как суровых штормовых условий, так и научно контролируемых волн в одном и том же комплексе.
In 2014, the first , circular, combined current and wave test basin, FloWaveTT was commissioned in The University of Edinburgh. This allows for "true" 360° waves to be generated to simulate rough storm conditions as well as scientific controlled waves in the same facility.