안정 하 고 시간 변화 바람 강요 아래 바람 파도 탱크에서 파도의 측정

Summary

이 원고 물 파도 안정과 불안정 바람 소규모 시설에 강제로 흥분된의 실험에서 신뢰할 수 있는 통계 매개 변수를 얻기 수 있도록 완벽 하 게 컴퓨터 제어 절차를 설명 합니다.

Abstract

이 원고 물 파도 시간-종속 및 꾸준한 바람 강제로 흥분된의 시간적, 공간적 진화에 다양 한 정량적 인 정보를 얻는 것을 허용 하는 실험적인 절차를 설명 합니다. 커패시턴스 형 웨이브 게이지와 레이저 기울기 측정 (LSG) 즉석 물 표면 고도 및 바람 파도 시설의 테스트 섹션에 따라 위치의 숫자에 즉각적인 표면 기울기의 두 가지 구성 요소를 측정 하는 데 사용 됩니다. 컴퓨터 제어 송풍기 누구의 속도 시간에 다 수 탱크에서 물에 대 한 공기 흐름을 제공 합니다. 현재 실험 테스트 섹션에서 풍속 처음 증가 신속 하 게 나머지에서 설정된 값을 합니다. 그것은 다음 일정 하 게 유지 된 기간; 마지막으로, 공기 흐름이 종료 됩니다. 각 실험 실행의 처음부터, 수 면 진정 이며 바람입니다. 송풍기의 작동 시작 동시에 모든 센서에 의해 제공 되는 데이터의 수집 컴퓨터; 데이터 수집 탱크에 파도 완전히 부패 될 때까지 계속 됩니다. 동일한 강제 조건 하에서 수행 하는 여러 독립 실행 허용 결정 하는 통계적으로 신뢰할 수 있는 앙상블 평균 특성 매개 변수 양적으로 초기 개발 단계에 대 한 시간에 바람 파도 변화를 설명 하는 한 인출의 기능입니다. 절차는 또한 꾸준한 바람 강요, 아래 파 필드의 공간 진화 뿐만 아니라 파도 시간, 바람은 종료, 페치의 기능으로 일단 특성화 수 있습니다.

Introduction

고 대 시간부터, 그것은 잘 알려진 물 표면에 파도 바람에 의해 흥분 되었습니다. 이 프로세스를 관리 하는 실제 메커니즘의 현재 이해는 만족에서 멀리 이다. 그러나 그들의 신뢰할 수 있는 실험적인 검증은 아직 사용할 수 없습니다 년^1,2,,34이상 바람 파 세대를 설명 하는 수많은 이론이 제시 되었다. 바다에서 임의의 바람 파도의 측정은 매우 신속 하 게 크기에서 뿐만 아니라 방향에 따라 달라질 수 있습니다 예측할 수 없는 바람 때문에 도전 합니다. 실험실 실험 제어 조건에 장기간 하 고 반복 가능한 측정의 이점이 있다.

실험실 환경에서 강제로 꾸준한 바람에서 바람 파도 공간에 진화 한다. 초기 실험실 실험 꾸준한 강요 아래 파도에 즉각적인 표면 고도 측정^5,6,,78제한 했다 년 전 수행....

Protocol

1. 시스템 준비

1. 깊은 물 상태를 만족 시키기 위해 약 20 cm의 깊이까지 수돗물으로 탱크를 채우기 표면 장력에 영향을 미칠 수 있습니다 어떤 오염 물질의 물 표면 청소.
2. 위치 원하는 인출에서 악기 운송입니다.
   1. 피토 튜브를 탑재 하 고 테스트 섹션 부분의 공기 흐름의 중심에 위치.
   2. 정적 교정 수 있도록 컴퓨터 제어 수직 단계에 웨이브 게이지를 탑재 합니다.
3. 위치는 파의 간섭을 제거 하 LSG 어셈블리 원하는 인출, 웨이브 게이지에서 약 7 ㎝의 측면 거리에 광학 경로와 어셈블리 게이지.
   참고: 불투명 커튼의 사용은 권장 주변광, PSD의 노출을 방지 하기 위해 뿐만 아니라 환경을 보호 하기 위해 레이저 광선의 스 퓨 리 어스 반사.
   1. 레이저 빔이 수직으로, 지시 물 탱크 아래 배치를 정렬 및 빔 초점.
   2. 프레넬 렌즈 렌즈의 공기 흐름의 방해를 최소화 하기 위해 수 면 위에 가능한 높은 테스트 섹션 내의 위치입니다.
   3. 반사 레이저 빔 실험 세션에서 계획 하는 극단적인 바람 조건 하에서 그것의 중앙 부분에 렌즈를 조회 수 다는 것을 확인 하십시오.
   4. 마운트는 렌즈의 초점면에 정확 하 게 퍼지는 화면 다음 렌즈와 스....

Results

그림 6, 그림 7, 그림 8에 대표적인 앙상블 평균 결과 플롯 됩니다. 이후 경과 된 시간의 함수로 그림 6 에 제시 된으로 임의의 바람 파도의 진폭을 특징 짓는 순간 표면 상승 <η²>^1/2 의 RMS 값의 변화 송풍기의 개시입니다. 3 거리는 wavemaker, x, 고 3 대상 바람 속도, 미국 에 대 한 결과 표시 됩니다.

고정된 인출 x, 대 한 평형 준 안정 상태 특성 파 진폭 증가 바람 속도

Discussion

현재 실험 프로토콜 파 필드 불안정 바람 강요에서 시간과 공간에 진화의 양적 특성 목적 이다. 바람 파도 기본적으로 무작위 및 3 차원, 있기 때문에 시간과 공간에 따라서 신속 하 게 변화, 시간에 따라 바람 강요 아래 성장 바람 파 필드의 개별 현실화의 기록만 관리의 질적 평가 제공할 수 있습니다. 웨이브 매개 변수입니다. 이 프로토콜의 목표를 달성 하는 통계적으로 신뢰할 수 있는 시간 및 인출 종속 파 특성을 얻을 시간-해결 적용 하는 앙상블 시간에 바람 변화의 동일한 패턴으로 수많은 실험 실행의 평균. 다른 대상 바람 속도 및 인출에 대 한 상세 하 고 광범위 한 개인정보의 축적은 매우 시간이 소모, 실험 절차는 자동화 하 고 필요한 조정에 대 한 다른 수 있도록 충분히 유연 해야 조건을 강요 하는 바람. 우리의 지식의 베스트에 시간적 및 공간적 해상도 변수 바람 강요 아래 다양 한 통계 파 필드 매개 변수를 제공할 수 있다이 원고에 설명 된 실험 절차가 없었습니다 크게 지금까지.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
PSD	THORLABS	PDP90A
레이저 다이오드			모든 레이저 포인터 ≤ 200 mW
비구면 프레넬 렌즈	EDMUND OPTICS	# 46-390	직경 10.4 '', 초점 거리 9 ''
웨이브 게이지			맞춤형
압력 변환기	MAMAC SYSTEMS	PR-274-R2-VDC
신호 컨디셔너			맞춤형
확산 스크린	EDMUND OPTICS	# 02-147
물 탱크			맞춤형
A / D 카드 PCI-6221	National Instruments	779066-01
피토 튜브	KIMO Instruments	12971
15° Nom. VIS-NIR 코팅, 웨지 프리즘	EDMUND OPTICS	#47-624
10°C; Nom. VIS 0° 코팅, 쐐기 프리즘	EDMUND OPTICS#	49-444
2.5°C; Nom. 용융 실리카 웨지 프리즘 비코팅	EDMUND OPTICS#	84-863
4° Nom. 비코팅, 웨지 프리즘	EDMUND OPTICS#	43-650
5.0° Nom. 용융 실리카 웨지 프리즘 비코팅	EDMUND OPTICS#	84-865
LabView 전체 개발 시스템	국가 악기	776670-35