CN115014708A - 高次曲线型波浪试验尾端消波装置及其截面参数设计方法 - Google Patents

高次曲线型波浪试验尾端消波装置及其截面参数设计方法 Download PDF

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CN115014708A CN202210944166.3A CN202210944166A CN115014708A CN 115014708 A CN115014708 A CN 115014708A CN 202210944166 A CN202210944166 A CN 202210944166A CN 115014708 A CN115014708 A CN 115014708A
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Abstract

本发明涉及海洋工程装备试验技术领域，尤其涉及一种高次曲线型波浪试验尾端消波装置及其截面参数设计方法，包括消波面层、主体框架与水槽，主体框架设置在水槽的一侧，主体框架与水槽之间相互固定连接，在消波面层和主体框架之间填充有吸波材料；消波面层用于直接承受波浪的拍击，消波面层包括有面层框架与多条消波辐条，面层框架与主体框架之间相互固定连接，面层框架与消波辐条长度方向相垂直方向的截面线形为高次曲线形状。本发明提供的消波装置截面形状参数设计方法原理清晰、算法简便、运算效率高，不仅适用于实验室波浪试验消波装置的设计，还可用于真实的沿海护岸、防波堤截面的设计，具有十分广阔的应用前景。

Description

高次曲线型波浪试验尾端消波装置及其截面参数设计方法
技术领域
本发明涉及海洋工程装备试验技术领域，尤其涉及一种高次曲线型波浪试验尾端消波装置及其截面参数设计方法。
背景技术
目前，在海岸、近海或海洋工程领域，波浪是一种关键的水动力载荷。模拟波浪并研究其对结构物的作用或破坏机理，可帮助人们认识和利用波浪，以便为科学研究和工程设计提供技术支撑。海洋波浪的物理模拟是研究波浪理论的重要方法，也是解决各类波浪相关问题的重要手段。在波浪水池或水槽中准确模拟物理波浪场是目前研究波浪特性及其与涉海结构物相互作用的一种必不可少的试验技术，波浪模拟的精度将直接影响后续工程的安全与造价。波浪物理模拟的精度主要受控于两个重要因素：一是准确的造波，二是有效的消波。对于消波而言，由于波浪试验水池或水槽尺度的限制，当波浪传至水池或水槽的尾端边壁时，如果得不到有效的吸收，必将反射回来，从而在试验区域形成不期望得到的反射波浪场，进而与入射波场进行叠加，将严重影响试验区波浪场的模拟精度。
为解决波浪试验的尾端消波问题，通常采用的办法是在水槽的尾端安装消波装置，以达到吸收多余波浪能量的目的。目前，常见的尾端消波装置的断面形式一般为矩形、三角形或圆弧形，内部一般采用碎石、多孔板、板片、混凝土块等结构填充。
然而，现有波浪试验尾端消波技术虽有一定的消波效果，但主要存在以下两方面的问题，导致消波装置的消波效率较低。一是：目前大多数的消波面层设计成多孔板式或横梁式，消波面层过于平滑，导致波浪在爬升过程中与消波面层的相互作用时间过短，减弱了波浪水体向面层内渗的速率。二是：现有消波装置的截面形式不能兼顾长波和短波的吸收。根据波浪能耗机理，当吸收短波时，要求消波装置的倾斜角度越大越好，而当吸收长波时，要求消波装置的倾斜角度越小越好。现有消波装置的截面形式一般设计成简单的三角形或者圆弧形等，消波装置面层的倾斜角度要么过大、要么过小、要么为恒定值，无法解决兼顾短波和长波有效吸收的问题。
对此，本申请特提出一种高次曲线型波浪试验尾端消波装置及其截面参数设计方法以解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供了一种高次曲线型波浪试验尾端消波装置及其截面参数设计方法，本发明的波浪试验消波装置的面层线形采用高次曲线，在消波装置的底端其斜坡角度为60°~90°，增大了短波与消波装置水下部分的相对作用面积，增加了波能耗散时间，提高了短波的能量衰减效率。本发明提供的消波装置截面形状参数设计方法原理清晰、算法简便、运算效率高，不仅适用于实验室波浪试验消波装置的设计，还可用于真实的沿海护岸、防波堤截面的设计，具有十分广阔的应用前景。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：高次曲线型波浪试验尾端消波装置的截面参数设计方法，包括以下步骤：
步骤S1:确定水槽波浪试验的基本参数，包括设计波浪周期T、设计波高H、设计水深h与造波平台高度H0，根据波浪模拟的需求，设计水深须大于或等于造波平台高度，即h≥H 0 ；
步骤S2:设计消波装置的距底高度H1，根据深水波浪的速度分布特征，消波装置的距底高度需小于造波平台的高度，即H1≤H 0 ；
步骤S3:设计消波装置断面外形参数，包括消波装置断面的最大宽度B和最大高度H a ；
步骤S4:建立消波面层截面线形曲线坐标系，设消波面层截面线形曲线满足N次曲线方程：
Figure 405568DEST_PATH_IMAGE001
，式中n = 0, 1, 2,…, N,（N≥2），Kn为曲线方程的待定系数；
步骤S5:计算高次曲线的待定系数，在消波装置的底端，曲线过原点(0, 0)，并设定该处的消波面层的曲线倾斜角度为 φ，φ为60°~90°，其方程为
Figure 965863DEST_PATH_IMAGE002
；在消波装置的顶部，曲线过消波装置的最高点(H a ，B)，并设定该处的消波面层的曲线倾斜角度为 β，β为0°~10°，其方程为
Figure 330985DEST_PATH_IMAGE003
；
步骤S6:设计消波辐条的安装倾斜角θ、宽度b以及安装间距D。
进一步，所述步骤S3中最大宽度B需充分考虑试验水槽中波浪的波长，最大宽度B按以下原则确定：
Figure 750465DEST_PATH_IMAGE004
，其中L0为根据设计波浪周期T和设计水深h计算的深水波长。
进一步，所述步骤S3中消波装置断面的最大高度H a 按下式计算：截面参数设计方法，其特征在于：所述步骤S3中消波装置断面的最大高度H a 按下式计算：H a= h-H 1 +R，其中R为波浪的最大爬高，采用的波浪爬高计算公式为：
Figure 432638DEST_PATH_IMAGE005
。
进一步，所述步骤S5中波浪在水面线与消波装置交点处的爬坡斜率须等于消波装置的总体斜率，其方程为：
Figure 378597DEST_PATH_IMAGE006
。
进一步，所述步骤S6中消波辐条的宽度b在消波装置斜坡垂面上的投影高度等于s倍的波浪边界层厚度，即消波辐条的宽度b可根据下式计算：
Figure 55566DEST_PATH_IMAGE007
，式中K N 为消波装置斜坡的糙率系数，m、p和s均为经验系数。
进一步，所述步骤S6中消波辐条在消波装置斜坡上的投影面积与消波装置斜坡总面积之比为20%~40%，因此有：
Figure 86976DEST_PATH_IMAGE008
。
进一步，所述步骤S6中消波辐条的安装倾斜角θ大于1.5~2.0倍的消波装置总体坡度，且消波辐条的安装倾斜角θ≤45°，即：
Figure 304331DEST_PATH_IMAGE009
。
一种实现上述方法的高次曲线型波浪试验尾端消波装置，包括消波面层、主体框架与水槽，所述主体框架设置在水槽的一侧，所述主体框架与水槽之间相互固定连接，在所述消波面层和主体框架之间填充有吸波材料；
所述消波面层用于直接承受波浪的拍击，消波面层包括有面层框架与多条消波辐条，所述面层框架与所述主体框架之间相互固定连接，面层框架与消波辐条长度方向相垂直方向的截面线形为高次曲线形状；
所述消波辐条之间相互平行排布，多条消波辐条均固定连接在面层框架上，消波辐条的长度方向与所述水槽的长度方向垂直，相邻两根消波辐条之间留有固定间距，消波辐条与面层框架之间呈安装倾斜角θ。
进一步，所述主体框架的形状为L型结构，主体框架的一侧与所述水槽的立面相互平行设置，主体框架的底部与所述水槽底部相互平行设置。
进一步，所述主体框架的底部固定连接有多条支撑立柱，所述主体框架通过支撑立柱固定连接在所述水槽的上端，所述吸波材料采用多层钢丝网、絮状高分子复合材料或球状聚乙烯填充材料中的任意一种。
本发明的优点在于：本发明提供了高次曲线型波浪试验尾端消波装置及其截面参数设计方法，具有以下优点：
1、本发明的波浪试验消波装置的面层线形采用高次曲线，在消波装置的底端其斜坡角度为60°~90°，增大了短波与消波装置水下部分的相对作用面积，增加了波能耗散时间，提高了短波的能量衰减效率。
2、消波装置的面层线形曲线在水面线附件的斜率等于消波装置的总体斜率，能保证消波装置的水上部分的斜率小于总体斜率，水下部分的斜率大于总体斜率，且在消波装置的顶端其斜坡角度为0°~10°，底端其斜坡角度为60°~90°，能使长波在水面以上更容易发生破碎消能，短波在水面以下获得更大的相对消能面积，从而有效兼顾了长波和短波的高效消波，实现消波效率的全局最优。
3、本发明中消波装置的宽度根据波长来确定，高度根据波浪爬坡特性来确定，能最大程度地利用消波装置的尺存，实现了消波材料的高效利用。
4、本发明中的消波面层设计成辐条式结构，消波辐条具有一定的宽度，并与消波面层成一定的逆波向倾斜角，能保证波浪边界层水体顺利上爬的同时不至于回流，并能促使波浪在消波面层的辐条下方上形成“水滚”消能，进一步增加波浪能量的耗散。
5、本发明提供的消波装置截面形状参数设计方法原理清晰、算法简便、运算效率高，不仅适用于实验室波浪试验消波装置的设计，还可用于真实的沿海护岸、防波堤截面的设计，具有十分广阔的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为高次曲线型波浪试验尾端消波装置的立体结构示意图；
图2为高次曲线型波浪试验尾端消波装置中消波面层的立体结构示意图；
图3为高次曲线型波浪试验尾端消波装置中消波面层的侧剖面结构示意图；
图4为高次曲线型波浪试验尾端消波装置中消波面层的断面结构示意图；
图5为波浪试验水槽及消波装置的结构示意图；
图6为消波面层截面线形坐标系定义图；
图7为高次曲线型波浪试验尾端消波装置模型试验布置图；
图8为三种不同消波装置波浪的反射系数结果对比示意图；
其中：
1、消波面层； 11、面层框架； 12、消波辐条；
2、吸波材料； 3、主体框架； 4、水槽；
5、支撑立柱； 6、造波板。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
图1为高次曲线型波浪试验尾端消波装置的立体结构示意图，图2为高次曲线型波浪试验尾端消波装置中消波面层1的立体结构示意图，图3为高次曲线型波浪试验尾端消波装置中消波面层1的侧剖面结构示意图，图4为高次曲线型波浪试验尾端消波装置中消波面层1的断面结构示意图，如图1，图2，图3与图4所示的一种高次曲线型波浪试验尾端消波装置，由高次曲线型消波面层1、吸波材料2和主体框架3组成，如图1所示，高次曲线型消波面层1安装在整个装置的最外层，主体框架3固定于波浪试验水槽4的尾端，在消波面层1和主体框架3之间填充有吸波材料2，主体框架3主要用于支撑消波面层1以及吸波材料2，其截面总体呈“L”形状，主体框架3的一侧与水槽4的立面平行，主体框架3的底端与水槽4的底面平行，主体框架3可通过支撑立柱5安装在水槽4的底面，也可以固定悬挂于水槽4的侧面，本发明中的消波面层1用于直接承受波浪的拍击，消波面层1由面层框架11和多条消波辐条12组成，面层框架11安装在主体框架3上，其截面的线形为高次曲线形式；多条消波辐条12呈平行排布，固定连接在面层框架11上，消波辐条12的长度方向与水槽4的长度方向垂直，相邻两根消波辐条12之间保持一定的间距，消波辐条与面层框架11呈安装倾斜角；本发明中的吸波材料2为轻质多孔介质材质，可以采用多层钢丝网、絮状高分子复合材料或球状聚乙烯填充材料中的任意一种，其吸波材料2的整体空隙率不小于70%，不大于80%，具有一定的刚度和韧性；
实施例2：
本发明还公开了一种高次曲线型波浪试验尾端消波装置的截面参数设计方法，其具体包括如下步骤：
1.确定水槽波浪试验的基本参数
图5为波浪试验水槽及消波装置的结构示意图，如图5所示，首先确定水槽波浪试验的基本参数，包括设计波浪周期T、设计波高H、设计水深h、造波平台高度H 0 ,根据波浪模拟的需求，设计水深须大于或等于造波平台高度，即h ≥H 0 ，确定水槽波浪试验的设计波浪周期T=3s、设计波高H=0.12m、设计水深h=0.56m、造波平台高度H 0=0m。
2.设计消波装置的距底高度H 1
根据深水波浪的速度分布特征，消波装置的距底高度需小于造波平台的高度，即H1≤H 0 ，根据深水波浪的速度分布特征，确定消波装置的距底高度为H 1=0m。
3.设计消波装置断面外形参数
包括消波装置断面的最大宽度B和最大高度H a ，其中最大宽度B需充分考虑试验水槽中波浪的波长，按以下原则确定：
Figure 245742DEST_PATH_IMAGE004
，式中L 0为根据设计波浪周期T和设计水深h计算的深水波长；
消波装置断面的最大高度H a 按下式计算：H a= h-H 1 +R，式中R为波浪的最大爬高，可根据任何一个斜坡堤上波浪爬高公式，优选地，采用Hunt(1961)提出的波浪爬高公式进行计算：
Figure 952667DEST_PATH_IMAGE005
，上式为非线性方程，可采用“牛顿迭代法”进行求解R，消波装置断面的最大宽度B取为2.4m，根据上述波浪爬高公式计算，利用牛顿迭代法，得到波高爬高R=0.36m，可确定最大高度H a 为0.88m。
4.设计消波面层截面线形曲线
（1）建立消波面层截面线形曲线坐标系
图6为消波面层截面线形坐标系定义图，如图6所示，坐标原点位于消波装置的底角处，设消波面层截面线形曲线满足N次曲线方程（N≥2）：
Figure 346739DEST_PATH_IMAGE001
，式中n =0,1,2,…, N,（N≥2），K n 为曲线方程的待定系数；
（2）计算高次曲线的待定系数
如图6所示，在消波装置的底端，曲线过原点(0, 0)，并可设定该处的消波面层1的曲线倾斜角度为 φ，因此有：
Figure 164522DEST_PATH_IMAGE002
；
在消波装置的顶部，曲线过消波装置的最高点(H a ，B)，并可设定该处的消波面层1的曲线倾斜角度为 β，因此有：
Figure 960440DEST_PATH_IMAGE003
；
波浪在水面线与消波装置交点处的爬坡斜率须等于消波装置的总体斜率，即有
Figure 838266DEST_PATH_IMAGE006
；
优选地，上述倾斜角 φ为60°~90°，倾斜角β为0°~10°，联立方程
Figure 47530DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 544371DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 316499DEST_PATH_IMAGE006
可得：
Figure 975014DEST_PATH_IMAGE010
；
上述方程组中有K 0、K 1、K 2、……K N 共N+1个未知量，以及5个方程，因此利用上述条件，使得消波面层1截面线形曲线方程至少能精确到4次项（此时N=4），若在曲线中间再继续增加控制点，即可获得更高次的曲线方程。
当N =4时，方程组中有5个未知量以及5个方程，可通过“消去法”等基本的数学方法求出待定系数K 0、K 1、K 2、K 3、K 4
当2≤N <4时，方程组中有N+1个未知量（N+1<5），以及5个方程，任取N+1个方程，即可通过“消去法”等基本的数学方法求出待定系数K 0、K 1、K 2、…、K N ；
设消波面层截面的曲线方程满足四次曲线：，式中K 0、K 1、K 2、K 3和K 4为曲线方程的待定系数，按以下方法确定：
由短波的能耗规律可知，在消波装置的底端(0, 0)，需满足其倾斜角度φ为60°~90°，从制作工艺角度考虑，φ可取64度，因此有：
Figure 468312DEST_PATH_IMAGE011
；
由长波的能耗规律可知，在消波装置的顶部(0.88, 2.4)，需满足其倾斜角度β为0°~10°，可设该处的消波面层1的倾斜角度为 β=6度，因此有：
Figure 503264DEST_PATH_IMAGE012
；
由波浪在斜坡上的破碎规律可知，波浪在水面线上的爬坡斜率须等于消波装置的总体斜率，即：
Figure 398408DEST_PATH_IMAGE013
；
联立方程
Figure 493403DEST_PATH_IMAGE011
Figure 473997DEST_PATH_IMAGE012
Figure 312640DEST_PATH_IMAGE013
可得：
Figure 796711DEST_PATH_IMAGE014
利用“消去法”求得
Figure 62607DEST_PATH_IMAGE014
中的待定系数为：
K2=0.37 K3=-0.96 K4=3.89；
从而，求出消波面层1截面的曲线方程，如下：
Figure 468181DEST_PATH_IMAGE015
5.设计消波面层中的消波辐条（如说明书图4所示）
（1）设计消波辐条的安装倾斜角θ
根据波浪边界层能耗原理，消波辐条的安装倾斜角θ需大于1.5~2.0倍的消波装置总体坡度，但不大于45度，即：
Figure 235148DEST_PATH_IMAGE009
（2）设计消波辐条的宽度b
根据波浪边界层能耗原理，消波辐条的宽度b在消波装置斜坡垂面上的投影高度须等于s倍的波浪边界层厚度，波浪边界层的厚度公式可参考Williams和Furman(1988)提出的公式，即消波辐条12的宽度b可根据下式计算：
Figure 714671DEST_PATH_IMAGE007
，式中K N 为消波装置斜坡的糙率系数，可按经验取0.025；式中m、p和s均为经验系数，可按Williams和Furman(1988)及实际经验分别取为0.05、0.85和3.0 ~ 5.0；
（3）设计消波辐条的安装间距D
考虑波浪水体下渗速率的影响，消波辐条12在消波装置斜坡上的投影面积与消波装置斜坡总面积之比为20%~40%，因此有：
Figure 276103DEST_PATH_IMAGE008
；
根据方程
Figure 106655DEST_PATH_IMAGE009
，得出消波辐条12与消波面层1的倾斜角θ为32°；根据方程
Figure 414665DEST_PATH_IMAGE007
，得出消波辐条12的宽度b为0.04m；根据方程
Figure 76590DEST_PATH_IMAGE008
，得出消波辐条的安装间距D为0.1m。
实施例3：
图7为高次曲线型波浪试验尾端消波装置模型试验布置图，图8为三种不同消波装置波浪的反射系数结果对比示意图，如图7与图8所示，对模型进行以下试验验证：
1.试验条件
利用波浪水槽对本发明的提供的消波装置和相关设计方法进行试验验证。如图7所示，构建二维波浪物理模拟水槽，在水槽的一端连接有造波板，消波装置安装在水槽的内部，其中：消波装置的宽度B=2.4m，最大高度H a =0.9m，距底高度H 1=0m，水槽水深h=0.5m。
入射波浪条件为：波周期T=1.9s，波高H=0.048m、0.06m、0.104m、0.122m、0.209m，消波装置内的填充材料采用高分子聚乙烯材料，其孔隙率为75%；
消波面层截面及线形考虑3种对比方案：
方案1（现有技术）：消波面层1截面线形为直线，消波面层1采用传统的横梁式；
方案2（现有技术）：消波面层1为圆弧，圆弧半径9.36m，消波面层1采用传统的横梁式；
方案3（本发明技术）：消波面层1为四次曲线，曲线方程满足方程（18），消波面层采用消波辐条形式，消波辐条与消波面的倾斜角θ=32度，消波辐条安装间距D=0.1m，消波辐条宽度b=0.04m。
2.试验结果对比
本说明书附图8为三种不同消波装置波浪的反射系数结果对比示意图，如图8所示，对比了同一个波浪条件下三种消波装置方案的反射系数，反射系数越大，说明消浪效果越差，反之，消波效果越好。
由图8可清楚的看到，随着入射波高的增大，反射系数逐渐降低。同一入射波浪条件下，直线形（方案1）消波装置的反射系数最大，圆弧形（方案2）消波装置的反射系数次之，而本发明提供的消波装置（方案3）的反射系数要显著低于方案1和方案2，说明本发明提供的消波技术具有更优的消浪性能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.高次曲线型波浪试验尾端消波装置的截面参数设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1:确定水槽波浪试验的基本参数，包括设计波浪周期T、设计波高H、设计水深h与造波平台高度H 0 ，根据波浪模拟的需求，设计水深须大于或等于造波平台高度，即h≥H 0 ；
步骤S2:设计消波装置的距底高度H1，根据深水波浪的速度分布特征，消波装置的距底高度需小于造波平台的高度，即H1≤H 0 ；
步骤S3:设计消波装置断面外形参数，包括消波装置断面的最大宽度B和最大高度H a ；
步骤S4:建立消波面层（1）截面线形曲线坐标系，设消波面层（1）截面线形曲线满足N次曲线方程：
Figure 818398DEST_PATH_IMAGE001
，式中n = 0, 1, 2,…, N,（N≥2），Kn为曲线方程的待定系数；
步骤S5:计算高次曲线的待定系数，在消波装置的底端，曲线过原点(0, 0)，并设定该处的消波面层（1）的曲线倾斜角度为φ， φ为60°~90°，其方程为
Figure 998231DEST_PATH_IMAGE002
；在消波装置的顶部，曲线过消波装置的最高点(H a ，B)，并设定该处的消波面层（1）的曲线倾斜角度为 β，β为0°~10°，其方程为
Figure 716789DEST_PATH_IMAGE003
；
步骤S6:设计消波辐条（12）的安装倾斜角θ、宽度b以及安装间距D。
2.根据权利要求1所述高次曲线型波浪试验尾端消波装置的截面参数设计方法，其特征在于：所述步骤S3中最大宽度B需充分考虑试验水槽（4）中波浪的波长，最大宽度B按以下原则确定：
Figure 29958DEST_PATH_IMAGE004
，其中L0为根据设计波浪周期T和设计水深h计算的深水波长。
3.根据权利要求1所述高次曲线型波浪试验尾端消波装置的截面参数设计方法，其特征在于：所述步骤S3中消波装置断面的最大高度H a 按下式计算：H a= h-H 1 +R，其中R为波浪的最大爬高，采用的波浪爬高计算公式为：
Figure 808559DEST_PATH_IMAGE005
。
4.根据权利要求1所述高次曲线型波浪试验尾端消波装置的截面参数设计方法，其特征在于：所述步骤S5中波浪在水面线与消波装置交点处的爬坡斜率须等于消波装置的总体斜率，其方程为：
Figure 472758DEST_PATH_IMAGE006
。
5.根据权利要求1所述高次曲线型波浪试验尾端消波装置的截面参数设计方法，其特征在于：所述步骤S6中消波辐条（12）的宽度b在消波装置斜坡垂面上的投影高度等于s倍的波浪边界层厚度，即消波辐条（12）的宽度b可根据下式计算：
Figure 854061DEST_PATH_IMAGE007
，式中K N 为消波装置斜坡的糙率系数，m、p和s均为经验系数。
6.根据权利要求1所述高次曲线型波浪试验尾端消波装置的截面参数设计方法，其特征在于：所述步骤S6中消波辐条（12）在消波装置斜坡上的投影面积与消波装置斜坡总面积之比为20%~40%，因此有：
Figure 162682DEST_PATH_IMAGE008
。
7.根据权利要求1所述高次曲线型波浪试验尾端消波装置的截面参数设计方法，其特征在于：所述步骤S6中消波辐条（12）的安装倾斜角θ大于1.5~2.0倍的消波装置总体坡度，且消波辐条（12）的安装倾斜角θ≤45°，即：
Figure 971238DEST_PATH_IMAGE009
。
8.一种实现权利要求1~7任一项所述方法的高次曲线型波浪试验尾端消波装置，其特征在于，包括消波面层（1）、主体框架（3）与水槽（4），所述主体框架（3）设置在水槽（4）的一侧，所述主体框架（3）与水槽（4）之间相互固定连接，在所述消波面层（1）和主体框架（3）之间填充有吸波材料（2）；
所述消波面层（1）用于直接承受波浪的拍击，消波面层（1）包括有面层框架（11）与多条消波辐条（12），所述面层框架（11）与所述主体框架（3）之间相互固定连接，面层框架（11）与消波辐条（12）长度方向相垂直方向的截面线形为高次曲线形状；
所述消波辐条（12）之间相互平行排布，多条消波辐条（12）均固定连接在面层框架（11）上，消波辐条（12）的长度方向与所述水槽（4）的长度方向垂直，相邻两根消波辐条（12）之间留有固定间距，消波辐条（12）与面层框架（11）之间呈安装倾斜角θ。
9.根据权利要求8所述的高次曲线型波浪试验尾端消波装置，其特征在于：所述主体框架（3）的形状为L型结构，主体框架（3）的一侧与所述水槽（4）的立面相互平行设置，主体框架（3）的底部与所述水槽（4）底部相互平行设置。
10.根据权利要求8所述的高次曲线型波浪试验尾端消波装置，其特征在于：所述主体框架（3）的底部固定连接有多条支撑立柱（5），所述主体框架（3）通过支撑立柱（5）固定连接在所述水槽（4）的上端，所述吸波材料（2）采用多层钢丝网、絮状高分子复合材料或球状聚乙烯填充材料中的任意一种。
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