JPH0815084A - 波発生装置及び波発生方法 - Google Patents
波発生装置及び波発生方法Info
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- JPH0815084A JPH0815084A JP17471794A JP17471794A JPH0815084A JP H0815084 A JPH0815084 A JP H0815084A JP 17471794 A JP17471794 A JP 17471794A JP 17471794 A JP17471794 A JP 17471794A JP H0815084 A JPH0815084 A JP H0815084A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】多方向不規則波の反射波吸収を効率よく行うこ
とにある。 【構成】任意の造波板４１に到達する反射波３２の水位
を求め、記憶装置に記憶する。この記憶された過去のデ
ータと現在のデータを用いて、反射波３２を吸収するよ
うに造波板４１を駆動して目的の波のみを発生させる。
とにある。 【構成】任意の造波板４１に到達する反射波３２の水位
を求め、記憶装置に記憶する。この記憶された過去のデ
ータと現在のデータを用いて、反射波３２を吸収するよ
うに造波板４１を駆動して目的の波のみを発生させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、波浪が主要な外力とな
る構造物の水理学的検討のため、水槽内に構造物を設け
て不規則波を発生する装置に関するものである。
る構造物の水理学的検討のため、水槽内に構造物を設け
て不規則波を発生する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、多方向不規則波実験において、構
造物模型からの反射波が造波板で再反射し波浪場を乱し
ていた。そこで、一方向の反射波を吸収する点に関し
て、造波板前面の水位データを用いて行うことが、三井
造船技報１２８号（１９８６年ｐｐ．２０−２４）や海
岸工学論文集第３８巻（１９９１年ｐｐ．１２１−１２
５）に示されている。しかし、この方法は、造波板に対
して直角方向の波向しか考慮していないため、反射波が
斜め入射する場合は吸収効率が低下する。そこで、複数
の造波板前面の水位データを用いた斜め波の吸収方法
が、海岸工学論文集、第３９巻（１９９２年ｐｐ．８１
−８５）に示されている。
造物模型からの反射波が造波板で再反射し波浪場を乱し
ていた。そこで、一方向の反射波を吸収する点に関し
て、造波板前面の水位データを用いて行うことが、三井
造船技報１２８号（１９８６年ｐｐ．２０−２４）や海
岸工学論文集第３８巻（１９９１年ｐｐ．１２１−１２
５）に示されている。しかし、この方法は、造波板に対
して直角方向の波向しか考慮していないため、反射波が
斜め入射する場合は吸収効率が低下する。そこで、複数
の造波板前面の水位データを用いた斜め波の吸収方法
が、海岸工学論文集、第３９巻（１９９２年ｐｐ．８１
−８５）に示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】しかし、更に、従来
の方法では、次のような問題点がある。＜イ＞従来の方
法では造波装置の両側に完全反射壁が備わっていること
が前提となっているため、この前提を設けると一般的な
装置には利用できない。＜ロ＞従来の方法は代表周波数
のみを考慮しているため、周波数分散性が卓越する波に
対しては吸収効率が低下する。
の方法では、次のような問題点がある。＜イ＞従来の方
法では造波装置の両側に完全反射壁が備わっていること
が前提となっているため、この前提を設けると一般的な
装置には利用できない。＜ロ＞従来の方法は代表周波数
のみを考慮しているため、周波数分散性が卓越する波に
対しては吸収効率が低下する。
【０００４】
＜イ＞本発明は、過去と現在の造波板前面の波のデータ
を用いて、斜めから直角の範囲で入射してきた反射波
を、その周期や波向を考慮して確実に吸収する波発生装
置を提供することにある。 ＜ロ＞本発明は、複数の造波板前面の水位データと過去
に検出された水位データを用いるので、造波板に沿って
波高計を一列に配置する簡単な方法でも、波向の算出を
可能とし、これにより、水槽側壁が反射壁でない一般装
置でも利用することができる。 ＜ハ＞本発明は、方向分散性、周波数分散性及び減衰定
常波を考慮しているので、吸収効率を高くすることがで
きる。
を用いて、斜めから直角の範囲で入射してきた反射波
を、その周期や波向を考慮して確実に吸収する波発生装
置を提供することにある。 ＜ロ＞本発明は、複数の造波板前面の水位データと過去
に検出された水位データを用いるので、造波板に沿って
波高計を一列に配置する簡単な方法でも、波向の算出を
可能とし、これにより、水槽側壁が反射壁でない一般装
置でも利用することができる。 ＜ハ＞本発明は、方向分散性、周波数分散性及び減衰定
常波を考慮しているので、吸収効率を高くすることがで
きる。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】本発明は、水槽内に配
置された構造物に対して目的の波を造波板で発生する波
発生装置において、該造波板を駆動する駆動装置と、該
造波板前面の水位を検出する水位測定器と、目的の波を
造波するための目的波用造波板速度を求める目的波用造
波板速度算出手段と、該目的波用造波板速度によって発
生すると予想される該造波板前面の予測水位を求める目
的波用予測水位算出手段と、該水位測定器で検出した水
位から該予測水位を引いて得られた反射波による水位を
記憶する記憶装置と、該反射波による現在の水位と過去
の水位から反射波吸収運動速度を求める反射波吸収運動
速度算出手段と、該目的波用造波板速度から該反射波吸
収運動速度を引いた速度で該造波板を駆動して目的の波
を発生することを特徴とする、波発生装置、又は、水槽
内に配置された構造物に対して目的の波を造波板で発生
する波発生方法において、目的の波を造波するための目
的波用造波板速度を求め、該目的波用造波板速度によっ
て発生すると予想される該造波板前面の予測水位を求
め、水位測定器で検出した水位から予測水位を引いて得
られた反射波による水位を記憶し、該反射波による現在
の水位と過去の水位を利用して、反射波吸収運動速度を
求め、該目的波用造波板速度から該反射波吸収運動速度
を引いた速度で該造波板を駆動して目的の波を発生する
ことを特徴とする、波発生方法にある。
置された構造物に対して目的の波を造波板で発生する波
発生装置において、該造波板を駆動する駆動装置と、該
造波板前面の水位を検出する水位測定器と、目的の波を
造波するための目的波用造波板速度を求める目的波用造
波板速度算出手段と、該目的波用造波板速度によって発
生すると予想される該造波板前面の予測水位を求める目
的波用予測水位算出手段と、該水位測定器で検出した水
位から該予測水位を引いて得られた反射波による水位を
記憶する記憶装置と、該反射波による現在の水位と過去
の水位から反射波吸収運動速度を求める反射波吸収運動
速度算出手段と、該目的波用造波板速度から該反射波吸
収運動速度を引いた速度で該造波板を駆動して目的の波
を発生することを特徴とする、波発生装置、又は、水槽
内に配置された構造物に対して目的の波を造波板で発生
する波発生方法において、目的の波を造波するための目
的波用造波板速度を求め、該目的波用造波板速度によっ
て発生すると予想される該造波板前面の予測水位を求
め、水位測定器で検出した水位から予測水位を引いて得
られた反射波による水位を記憶し、該反射波による現在
の水位と過去の水位を利用して、反射波吸収運動速度を
求め、該目的波用造波板速度から該反射波吸収運動速度
を引いた速度で該造波板を駆動して目的の波を発生する
ことを特徴とする、波発生方法にある。
【０００６】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。 ＜イ＞波発生装置の概要（図１） 波発生装置１は、例えば、図１に示されているように多
方向不規則波発生装置であり、水槽２の中に構造物模型
２１を配置し、造波板４１で波を起こし、構造物模型２
１に所定の波形の波を与えるものである。造波機４は、
駆動軸４２をピストン４３で駆動し、造波板４１を前後
に運動して波を起こす。水位測定器５は、造波板４１の
前面に多数配置され、造波板４１の前面の水位を測定す
る。造波された波は構造物模型２１や水槽２の端部２２
や側壁２３で反射し、反射波３２として造波板４１に戻
ってくる。この反射波３２は、造波板４１で再度反射す
るため所定の造波を妨げるので、造波板４１の運動を制
御装置６で制御することにより、反射波３２は吸収され
る。なお、造波板４１は、リンク式ピストン型の他に、
フラップ型、プランジャー型、離散式ピストン型等が使
用できる。又、造波板４１は、水槽２の一側面に限ら
ず、各側面の一部又は全部のいずれにも配置することが
できる。
る。 ＜イ＞波発生装置の概要（図１） 波発生装置１は、例えば、図１に示されているように多
方向不規則波発生装置であり、水槽２の中に構造物模型
２１を配置し、造波板４１で波を起こし、構造物模型２
１に所定の波形の波を与えるものである。造波機４は、
駆動軸４２をピストン４３で駆動し、造波板４１を前後
に運動して波を起こす。水位測定器５は、造波板４１の
前面に多数配置され、造波板４１の前面の水位を測定す
る。造波された波は構造物模型２１や水槽２の端部２２
や側壁２３で反射し、反射波３２として造波板４１に戻
ってくる。この反射波３２は、造波板４１で再度反射す
るため所定の造波を妨げるので、造波板４１の運動を制
御装置６で制御することにより、反射波３２は吸収され
る。なお、造波板４１は、リンク式ピストン型の他に、
フラップ型、プランジャー型、離散式ピストン型等が使
用できる。又、造波板４１は、水槽２の一側面に限ら
ず、各側面の一部又は全部のいずれにも配置することが
できる。
【０００７】＜ロ＞反射波吸収の概要 ある任意の時刻ｔにある水位測定器５のｆで検出される
水位ηは、造波する目的波の進行波成分η(i) p 、目的
波の造波に伴う定常減衰波成分η(i) e 、反射波の進行
波成分η(r) p 、及び反射波吸収に伴う定常減衰波成分
η(r) e の和として検出される。造波する目的波の進行
波成分η(i) p と目的波の造波に伴う定常減衰波成分η
(i) e との和は予め造波理論（後述する）によって求め
られるので、ある水位測定器５のｆで検出される水位η
から造波する目的波の進行波成分η(i) p と目的波の造
波に伴う定常減衰波成分η(i) e との和を差し引くこと
で反射波の進行波成分η(r) p と反射波吸収に伴う定常
減衰波成分η(r) e の和が反射波η(r) として検出でき
る。そして、それぞれの水位測定器５においても、同様
に反射波η(r) を検出できる。
水位ηは、造波する目的波の進行波成分η(i) p 、目的
波の造波に伴う定常減衰波成分η(i) e 、反射波の進行
波成分η(r) p 、及び反射波吸収に伴う定常減衰波成分
η(r) e の和として検出される。造波する目的波の進行
波成分η(i) p と目的波の造波に伴う定常減衰波成分η
(i) e との和は予め造波理論（後述する）によって求め
られるので、ある水位測定器５のｆで検出される水位η
から造波する目的波の進行波成分η(i) p と目的波の造
波に伴う定常減衰波成分η(i) e との和を差し引くこと
で反射波の進行波成分η(r) p と反射波吸収に伴う定常
減衰波成分η(r) e の和が反射波η(r) として検出でき
る。そして、それぞれの水位測定器５においても、同様
に反射波η(r) を検出できる。
【０００８】そして、複数の水位測定器５によって検出
された現在の時刻の反射波η(r) と過去に検出された反
射波η(r) を用いることによって、ある駆動軸４２のＪ
の反射波吸収運動速度Ａ(r) を次の式（１）から求める
ことができる。
された現在の時刻の反射波η(r) と過去に検出された反
射波η(r) を用いることによって、ある駆動軸４２のＪ
の反射波吸収運動速度Ａ(r) を次の式（１）から求める
ことができる。
【数１】
【０００９】但し、式中の記号の上部に−の付いたもの
は、代表値（スペクトルの卓越周波数など）を意味し、
又、上部に〜の付いたものは、実変数を意味し、ωは角
周波数、ｃは位相速度、ｃｇは群速度、θは波向であ
る。又、Ｈpe、Ｄ0 、及びＧ0は後述する造波理論で記
述される。式（１）中の時間による２階微分と、時間と
位置の２階微分の算出は差分によって行う。その際、現
在の時刻と過去に検出された複数データを用いる。又、
波向の算出に際しても現在と過去のデータを用いる（後
述する）。ちなみに、時間による２階微分の差分式に
は、造波板前面の水位測定器ｆで得られた現在のデータ
と少なくともその過去２個のデータが必要である。ま
た、時間と位置の２階微分の差分式には、造波板前面の
水位測定器ｆで得られた現在のデータと少なくともその
過去１個のデータ、および少くとも造波板前面の水位測
定器ｆの片側１個ｆ＋１（又ｆ−１）の現在のデータが
あれば算出できる。例えばこれら微分の差分式は次式
（２）〜（５）で表わせられる。
は、代表値（スペクトルの卓越周波数など）を意味し、
又、上部に〜の付いたものは、実変数を意味し、ωは角
周波数、ｃは位相速度、ｃｇは群速度、θは波向であ
る。又、Ｈpe、Ｄ0 、及びＧ0は後述する造波理論で記
述される。式（１）中の時間による２階微分と、時間と
位置の２階微分の算出は差分によって行う。その際、現
在の時刻と過去に検出された複数データを用いる。又、
波向の算出に際しても現在と過去のデータを用いる（後
述する）。ちなみに、時間による２階微分の差分式に
は、造波板前面の水位測定器ｆで得られた現在のデータ
と少なくともその過去２個のデータが必要である。ま
た、時間と位置の２階微分の差分式には、造波板前面の
水位測定器ｆで得られた現在のデータと少なくともその
過去１個のデータ、および少くとも造波板前面の水位測
定器ｆの片側１個ｆ＋１（又ｆ−１）の現在のデータが
あれば算出できる。例えばこれら微分の差分式は次式
（２）〜（５）で表わせられる。
【数２】
【数３】
【数４】
【数５】
【００１０】＜ハ＞造波板による造波（図２） 造波板４１による造波を図２の座標系を用いて説明す
る。静水面上にｘ軸とｙ軸をとり、鉛直上向きにｚ軸を
とる。造波板４１はｘ軸に沿って配置されているものと
する。造波機４はピストン型の造波機４を例にとって説
明する。ここで、流体は、非圧縮でかつ非粘性であ
り、波は微小振幅波理論が適用でき、造波板の運動
振幅は十分小さいものとすると、一様水深における造波
問題は以下の式（６）〜（１０）によって支配される。
る。静水面上にｘ軸とｙ軸をとり、鉛直上向きにｚ軸を
とる。造波板４１はｘ軸に沿って配置されているものと
する。造波機４はピストン型の造波機４を例にとって説
明する。ここで、流体は、非圧縮でかつ非粘性であ
り、波は微小振幅波理論が適用でき、造波板の運動
振幅は十分小さいものとすると、一様水深における造波
問題は以下の式（６）〜（１０）によって支配される。
【数６】
【数７】
【数８】
【数９】
【数１０】
【００１１】ここで、Φ（ｘ、ｙ、ｚ、ｔ）は速度ポテ
ンシャル、η（ｘ、ｙ、ｔ）は水位変動、ｇは重力加速
度、ｈは水深、Ｘは造波板変位である。
ンシャル、η（ｘ、ｙ、ｔ）は水位変動、ｇは重力加速
度、ｈは水深、Ｘは造波板変位である。
【００１２】以下、規則波について展開する。Φを変数
分離することによって、式（６）と（１０）により、次
式（１１）を得る。
分離することによって、式（６）と（１０）により、次
式（１１）を得る。
【数１１】
【００１３】式（１１）の角周波数ωと波数ｋn は、ｎ
＝０のとき式（１２）を満足し、ｎ＝１〜∞のとき式
（１３）を満足する。ただし、ｎ＝１〜∞のときｋn は
純虚数である。
＝０のとき式（１２）を満足し、ｎ＝１〜∞のとき式
（１３）を満足する。ただし、ｎ＝１〜∞のときｋn は
純虚数である。
【数１２】
【数１３】
【００１４】ついで、式（９）を次式（１４）とおく。
【数１４】
【００１５】Ｕ（ｘ、ｙ）は造波板速度の振幅、Ｆ
（ｚ）は造波板の運動モード関数でピストン型造波機の
場合Ｆ（ｚ）＝１である。式（１４）に式（１１）を代
入し鉛直方向に積分し直交関係を利用すると、次式（１
５）が得られる。
（ｚ）は造波板の運動モード関数でピストン型造波機の
場合Ｆ（ｚ）＝１である。式（１４）に式（１１）を代
入し鉛直方向に積分し直交関係を利用すると、次式（１
５）が得られる。
【数１５】
【００１６】ピストン型造波機の場合、Ｄn とＧn は次
式（１６）〜（１９）となる。
式（１６）〜（１９）となる。
【数１６】
【数１７】
【数１８】
【数１９】
【００１７】ここで、進行波成分の水位変動ηp を式
（２０）にすると、目的の進行波を造波するためのＵ
は、ｙ＝０とおいて式（１５）より式（２１）のように
決定できる。
（２０）にすると、目的の進行波を造波するためのＵ
は、ｙ＝０とおいて式（１５）より式（２１）のように
決定できる。
【数２０】
【数２１】
【００１８】ただし、添字０は進行波を表し、ａは複素
振幅である。ついで、減衰定常波（ｎ＝１、２、３、・
・・）のφn は式（２２）と式（２３）の境界条件の解
であり、式（１５）を考慮すると、式（２４）を得る。
振幅である。ついで、減衰定常波（ｎ＝１、２、３、・
・・）のφn は式（２２）と式（２３）の境界条件の解
であり、式（１５）を考慮すると、式（２４）を得る。
【数２２】
【数２３】
【数２４】
【００１９】よって、規則波を造波した場合の造波板前
面（ｙ＝０）における減衰定常波成分の水位ηe は、次
式（２５）となる。
面（ｙ＝０）における減衰定常波成分の水位ηe は、次
式（２５）となる。
【数２５】
【００２０】したがって、規則波を造波した場合の造波
板前面の水位は、進行波成分の水位と減衰定常波成分の
水位を合わせた次式（２６）となる。
板前面の水位は、進行波成分の水位と減衰定常波成分の
水位を合わせた次式（２６）となる。
【数２６】
【００２１】多方向不規則波は成分波の合わせによって
表すことができる。よって、多方向不規則波の造波板速
度Ａ(i) （ｘ、ｙ＝０、ｔ）と、それによって生じる造
波板前面水位η(i) は、次式（２７）、（２８）とな
る。
表すことができる。よって、多方向不規則波の造波板速
度Ａ(i) （ｘ、ｙ＝０、ｔ）と、それによって生じる造
波板前面水位η(i) は、次式（２７）、（２８）とな
る。
【数２７】
【数２８】
【００２２】実際の造波板速度と水位変動は、実変数で
あるので、式（２７）、（２８）の実部となる。以後、
実変数は記号〜を頭部に付与する。
あるので、式（２７）、（２８）の実部となる。以後、
実変数は記号〜を頭部に付与する。
【００２３】＜ハ＞反射波吸収のための造波板速度の算
出 造波板前面の減衰定常波を含めた水位η(r) の実部と造
波板速度Ａ(r) の実部の関係は伝達関数Ｈpe（ω、θ）
によって規則波の場合、式（２９）と関係付けられる。
Ｈpe（ω、θ）の具体的な形は式（２８）の実部をとっ
た式（３０）である。
出 造波板前面の減衰定常波を含めた水位η(r) の実部と造
波板速度Ａ(r) の実部の関係は伝達関数Ｈpe（ω、θ）
によって規則波の場合、式（２９）と関係付けられる。
Ｈpe（ω、θ）の具体的な形は式（２８）の実部をとっ
た式（３０）である。
【数２９】
【数３０】
【００２４】ここで、反射波η(r) の実部が周波数と波
向に対して狭帯スペクトルであると仮定すると、次式
（３１）、（３２）で表すことができる。
向に対して狭帯スペクトルであると仮定すると、次式
（３１）、（３２）で表すことができる。
【数３１】
【数３２】
【００２５】ここで、εm は位相定数である。Ｈ
pe（ω、θ）はωの代表周波数とθの代表波向の周りに
テーラー展開でき、一次の微小量まで考慮することによ
って、反射波吸収の造波板速度Ａ(r) の実部は次式（３
３）となる。
pe（ω、θ）はωの代表周波数とθの代表波向の周りに
テーラー展開でき、一次の微小量まで考慮することによ
って、反射波吸収の造波板速度Ａ(r) の実部は次式（３
３）となる。
【数３３】
【００２６】ついで、式（３３）の右辺第２、３項の級
数はη(r) の実部、その時間の２階微分、及び時間と位
置の２階微分を連立させ、一次の微小量まで考慮するこ
とによって、式（３４）、（３５）と表すことができる
ので、反射波吸収の造波板速度Ａ(r) の実部は式（３
６）で求めることができる。
数はη(r) の実部、その時間の２階微分、及び時間と位
置の２階微分を連立させ、一次の微小量まで考慮するこ
とによって、式（３４）、（３５）と表すことができる
ので、反射波吸収の造波板速度Ａ(r) の実部は式（３
６）で求めることができる。
【数３４】
【数３５】
【数３６】
【００２７】反射波の波向θは造波板前面で場所的及び
時間的に異なる。時々刻々と変化する波向θ（ｔ）は式
（３７）によって算出し、式（３６）中の代表波向は、
式（３８）よって算出する。Ｎは反射波吸収制御の経過
時間を水位データのサンプリング間隔で割ったサンプリ
ング回数である。
時間的に異なる。時々刻々と変化する波向θ（ｔ）は式
（３７）によって算出し、式（３６）中の代表波向は、
式（３８）よって算出する。Ｎは反射波吸収制御の経過
時間を水位データのサンプリング間隔で割ったサンプリ
ング回数である。
【数３７】
【数３８】
【００２８】＜ニ＞造波板の制御（図３参照） 造波板４１の制御装置６では、先ず、目的波の設定６１
で必要とする目的波３１を設定すると、目的の波を造波
するための造波板４１の速度を目的波用造波板速度算出
手段６２で算出すると共に、目的の波を造波したときの
造波板４１の前面の水位を目的波用水位算出手段６３で
算出する。造波板４１の前面に配置された多数の水位測
定器（・・、ｆ−１、ｆ、ｆ＋１、・・）で水位を計測
する。水位測定器で計測された水位から目的波用水位算
出手段６３で算出された水位を引いて反射波３２の（水
位測定器・・、ｆ−１、ｆ、ｆ＋１、・・の位置におけ
る）水位を反射波水位算出手段６５で算出する。算出さ
れた反射波３２の水位を過去のデータとして記憶装置６
６に記憶する。これら記憶されたデータと現在のデータ
を用いて、波の水位の時間的及び位置的微分を差分式に
入れて、波向を波向算出手段６７で算出し、更に、反射
波吸収造波速度Ａ(r) の実部を反射波吸収運動速度算出
手段６８で計算する。そして、目的波用造波板速度算出
手段６２で求めた目的の波を造波するための造波板速度
から反射波吸収造波速度Ａ(r) の実部を造波板駆動速算
出手段６９で引く。この算出された造波板速度を用いて
造波板４１を駆動して、反射波３２を吸収して目的の波
のみを発生させる。特定の造波板の制御について説明し
たが、すべての造波板について制御することにより、正
確な目的の波を発生することができる。
で必要とする目的波３１を設定すると、目的の波を造波
するための造波板４１の速度を目的波用造波板速度算出
手段６２で算出すると共に、目的の波を造波したときの
造波板４１の前面の水位を目的波用水位算出手段６３で
算出する。造波板４１の前面に配置された多数の水位測
定器（・・、ｆ−１、ｆ、ｆ＋１、・・）で水位を計測
する。水位測定器で計測された水位から目的波用水位算
出手段６３で算出された水位を引いて反射波３２の（水
位測定器・・、ｆ−１、ｆ、ｆ＋１、・・の位置におけ
る）水位を反射波水位算出手段６５で算出する。算出さ
れた反射波３２の水位を過去のデータとして記憶装置６
６に記憶する。これら記憶されたデータと現在のデータ
を用いて、波の水位の時間的及び位置的微分を差分式に
入れて、波向を波向算出手段６７で算出し、更に、反射
波吸収造波速度Ａ(r) の実部を反射波吸収運動速度算出
手段６８で計算する。そして、目的波用造波板速度算出
手段６２で求めた目的の波を造波するための造波板速度
から反射波吸収造波速度Ａ(r) の実部を造波板駆動速算
出手段６９で引く。この算出された造波板速度を用いて
造波板４１を駆動して、反射波３２を吸収して目的の波
のみを発生させる。特定の造波板の制御について説明し
たが、すべての造波板について制御することにより、正
確な目的の波を発生することができる。
【００２９】＜ホ＞反射波の吸収性能（図４乃至図６） 数値計算から求めた反射波の吸収性能を図４乃至図６に
示す。有義波高を３ｃｍとし、有義波周期を１ｓと１．
５ｓとし、水深を０．３ｍと０．７５ｍとした。波向は
ピーク波向（代表波向）に対して±３０°の範囲とし、
周波数帯はピーク周波数ｆｐの０．５〜１．５倍とし
た。また、波高計の間隔（Δｘ）は０．２５ｍとし、Δ
ｔは０．０１ｓとした。図４乃至図６は反射波のピーク
周期と水深及び周波数帯を変化させた場合の吸収率を比
較したものである。ピーク周期１ｓの場合、水深に関係
なく従来型より本発明が吸収性能に優れていることが図
４及び図５からわかる。また、図６では、周期１．５ｓ
になると、波高計間隔と波長の比（Δｘ／Ｌ）が小さく
なり差分近似の精度が向上するため吸収性能が高くな
る。従来型は、造波板に進行する反射波の波向を無視し
て、造波板に対して直角方向から規則波が入射するとし
たもので、減衰定常波も無視したものである。
示す。有義波高を３ｃｍとし、有義波周期を１ｓと１．
５ｓとし、水深を０．３ｍと０．７５ｍとした。波向は
ピーク波向（代表波向）に対して±３０°の範囲とし、
周波数帯はピーク周波数ｆｐの０．５〜１．５倍とし
た。また、波高計の間隔（Δｘ）は０．２５ｍとし、Δ
ｔは０．０１ｓとした。図４乃至図６は反射波のピーク
周期と水深及び周波数帯を変化させた場合の吸収率を比
較したものである。ピーク周期１ｓの場合、水深に関係
なく従来型より本発明が吸収性能に優れていることが図
４及び図５からわかる。また、図６では、周期１．５ｓ
になると、波高計間隔と波長の比（Δｘ／Ｌ）が小さく
なり差分近似の精度が向上するため吸収性能が高くな
る。従来型は、造波板に進行する反射波の波向を無視し
て、造波板に対して直角方向から規則波が入射するとし
たもので、減衰定常波も無視したものである。
【００３０】＜ヘ＞造波板の配置（図７） 本発明は、過去と現在のデータを用いることにより、斜
め波や多方向不規則波を吸収することができるので、造
波板を一列型配置だけでなく、図７に示すように、Ｌ字
型、コの字型やロの字型に配置することもできる。
め波や多方向不規則波を吸収することができるので、造
波板を一列型配置だけでなく、図７に示すように、Ｌ字
型、コの字型やロの字型に配置することもできる。
【００３１】
【発明の効果】本発明は、次のような効果を得ることが
できる。 ＜イ＞過去と現在のデータを用いることにより、斜め波
や多方向不規則波を効率よく吸収することができる。 ＜ロ＞多方向造波機の両端が完全反射壁でなくても、斜
め波や多方向不規則波を効率よく吸収することができ
る。 ＜ハ＞造波機を、従来の一列型配置だけでなく、その他
の改良を加えることなく、Ｌ字型、コの字型やロの字型
に配置することができるので、理想的な実験条件を作る
ことができる。例えば、一列型配置の場合、水槽の端部
や側部から反射した波が構造物に当たる可能性があるの
に対して、Ｌ字型、コの字型やロの字型にすると、この
可能性を少なくしたり無くすことができる。 ＜ニ＞従来の平面水槽は反射波の影響を小さくするた
め、大きなサイズ、例えば４０〜６０ｍのものが要求さ
れたが、上記＜ハ＞に述べたことにより、例えば１０ｍ
四方程度の小さい規模の水槽でも精度の高い実験が行え
る。それ故、コストも小さく、機動性も高まる。
できる。 ＜イ＞過去と現在のデータを用いることにより、斜め波
や多方向不規則波を効率よく吸収することができる。 ＜ロ＞多方向造波機の両端が完全反射壁でなくても、斜
め波や多方向不規則波を効率よく吸収することができ
る。 ＜ハ＞造波機を、従来の一列型配置だけでなく、その他
の改良を加えることなく、Ｌ字型、コの字型やロの字型
に配置することができるので、理想的な実験条件を作る
ことができる。例えば、一列型配置の場合、水槽の端部
や側部から反射した波が構造物に当たる可能性があるの
に対して、Ｌ字型、コの字型やロの字型にすると、この
可能性を少なくしたり無くすことができる。 ＜ニ＞従来の平面水槽は反射波の影響を小さくするた
め、大きなサイズ、例えば４０〜６０ｍのものが要求さ
れたが、上記＜ハ＞に述べたことにより、例えば１０ｍ
四方程度の小さい規模の水槽でも精度の高い実験が行え
る。それ故、コストも小さく、機動性も高まる。
【図１】波発生装置を示す図
【図２】波発生装置の座標系を示す図
【図３】造波板の制御を示す図
【図４】水深が深い場合の反射波の吸収率を示す図
【図５】深度が浅い場合の反射波の吸収率を示す図
【図６】深度が浅く、周期が長い場合の反射波の吸収率
を示す図
を示す図
【図７】造波機の配置を示す図
１・・・波発生装置 ２・・・水槽 ４・・・造波機 ４１・・造波板 ５・・・水位測定器
Claims (6)
- 【請求項１】水槽内に配置された構造物に対して目的の
波を造波板で発生する波発生装置において、 該造波板を駆動する駆動装置と、 該造波板前面の水位を検出する水位測定器と、 目的の波を造波するための目的波用造波板速度を求める
目的波用造波板速度算出手段と、 該目的波用造波板速度によって発生すると予想される該
造波板前面の予測水位を求める目的波用予測水位算出手
段と、 該水位測定器で検出した水位から該予測水位を引いて得
られた反射波による水位を記憶する記憶装置と、 該反射波による現在の水位と過去の水位から反射波吸収
運動速度を求める反射波吸収運動速度算出手段と、 該目的波用造波板速度から該反射波吸収運動速度を引い
た速度で該造波板を駆動して目的の波を発生することを
特徴とする、 波発生装置。 - 【請求項２】水槽内に配置された構造物に対して目的の
波を造波板で発生する波発生装置において、 該造波板を駆動する駆動装置と、 該造波板前面の水位を検出する水位測定器と、 目的の波を造波するための目的波用造波板速度を求める
目的波用造波板速度算出手段と、 該目的波用造波板速度によって発生すると予想される該
造波板前面の予測水位を求める目的波用予測水位算出手
段と、 該水位測定器で検出した水位から該予測水位を引いて得
られた反射波による水位を記憶する記憶装置と、 該反射波による現在の水位と過去の水位を利用し、水位
の減衰定常波成分を考慮して反射波吸収運動速度を求め
る反射波吸収運動速度算出手段と、 該目的波用造波板速度から該反射波吸収運動速度を引い
た速度で該造波板を駆動して目的の波を発生することを
特徴とする、 波発生装置。 - 【請求項３】水槽内に配置された構造物に対して目的の
波を造波板で発生する波発生装置において、 該造波板を駆動する駆動装置と、 該造波板前面の水位を検出する水位測定器と、 目的の波を造波するための目的波用造波板速度を求める
目的波用造波板速度算出手段と、 該目的波用造波板速度によって発生すると予想される該
造波板前面の予測水位を求める目的波用予測水位算出手
段と、 該水位測定器で検出した水位から該予測水位を引いて得
られた反射波による水位を記憶する記憶装置と、 該反射波による現在の水位と過去の水位を利用して下記
の式（１）を計算して反射波吸収運動速度を求める反射
波吸収運動速度算出手段と、 該目的波用造波板速度から該反射波吸収運動速度を引い
た速度で該造波板を駆動して目的の波を発生することを
特徴とする、 波発生装置。 【数１】 - 【請求項４】水槽内に配置された構造物に対して目的の
波を造波板で発生する波発生方法において、 目的の波を造波するための目的波用造波板速度を求め、 該目的波用造波板速度によって発生すると予想される該
造波板前面の予測水位を求め、 水位測定器で検出した水位から予測水位を引いて得られ
た反射波による水位を記憶し、 該反射波による現在の水位と過去の水位を利用して、反
射波吸収運動速度を求め、 該目的波用造波板速度から該反射波吸収運動速度を引い
た速度で該造波板を駆動して目的の波を発生することを
特徴とする、 波発生方法。 - 【請求項５】水槽内に配置された構造物に対して目的の
波を造波板で発生する波発生方法において、 目的の波を造波するための目的波用造波板速度を求め、 該目的波用造波板速度によって発生すると予想される該
造波板前面の予測水位を求め、 水位測定器で検出した水位から予測水位を引いて得られ
た反射波による水位を記憶し、 該反射波による現在の水位と過去の水位を利用し、水位
の減衰定常波成分を考慮して反射波吸収運動速度を求
め、 該目的波用造波板速度から該反射波吸収運動速度を引い
た速度で該造波板を駆動して目的の波を発生することを
特徴とする、 波発生方法。 - 【請求項６】水槽内に配置された構造物に対して目的の
波を造波板で発生する波発生方法において、 目的の波を造波するための目的波用造波板速度を求め、 該目的波用造波板速度によって発生すると予想される該
造波板前面の予測水位を求め、 水位測定器で検出した水位から予測水位を引いて得られ
た反射波による水位を記憶し、 該反射波による現在の水位と過去の水位を利用して下記
の式（１）を計算して反射波吸収運動速度を求め、 該目的波用造波板速度から該反射波吸収運動速度を引い
た速度で該造波板を駆動して目的の波を発生することを
特徴とする、 波発生方法。 【数１】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17471794A JP3355505B2 (ja) | 1994-07-04 | 1994-07-04 | 波発生装置及び波発生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17471794A JP3355505B2 (ja) | 1994-07-04 | 1994-07-04 | 波発生装置及び波発生方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0815084A true JPH0815084A (ja) | 1996-01-19 |
| JP3355505B2 JP3355505B2 (ja) | 2002-12-09 |
Family
ID=15983422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17471794A Expired - Fee Related JP3355505B2 (ja) | 1994-07-04 | 1994-07-04 | 波発生装置及び波発生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3355505B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004317252A (ja) * | 2003-04-15 | 2004-11-11 | Mitsui Zosen Akishima Kenkyusho:Kk | 波面による描画方法および装置 |
| CN103913290A (zh) * | 2013-01-05 | 2014-07-09 | 中国水产科学研究院黄海水产研究所 | 鲆鲽网箱的水动力特性检测方法 |
| CN106124159A (zh) * | 2016-06-16 | 2016-11-16 | 哈尔滨工程大学 | 一种多功能入水砰击实验投放装置 |
| CN106441802A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-02-22 | 上海无线电设备研究所 | 一种室内破碎波浪电磁散射模拟测试系统和方法 |
| CN106483254A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-03-08 | 上海理工大学 | 河流中微污染物自净处理系统 |
| CN107092231A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-08-25 | 大连理工大学 | 一种无反射波浪水槽造波机 |
| CN108362471A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-08-03 | 中国特种飞行器研究所 | 一种基于多自由度可调式水动力耐波性试验多单元装置 |
| CN109443694A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-03-08 | 中国科学院电工研究所 | 一种点阵式可调节人工造浪板装置及方法 |
| CN110726573A (zh) * | 2019-09-24 | 2020-01-24 | 中国舰船研究设计中心 | 一种模拟船舶横纵摇运动的投放装置 |
| CN113945360A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-01-18 | 中国人民解放军92578部队 | 一种任意振幅内孤立波生成及传播过程实验系统 |
-
1994
- 1994-07-04 JP JP17471794A patent/JP3355505B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004317252A (ja) * | 2003-04-15 | 2004-11-11 | Mitsui Zosen Akishima Kenkyusho:Kk | 波面による描画方法および装置 |
| CN103913290A (zh) * | 2013-01-05 | 2014-07-09 | 中国水产科学研究院黄海水产研究所 | 鲆鲽网箱的水动力特性检测方法 |
| CN106124159B (zh) * | 2016-06-16 | 2018-08-31 | 哈尔滨工程大学 | 一种多功能入水砰击实验投放装置 |
| CN106124159A (zh) * | 2016-06-16 | 2016-11-16 | 哈尔滨工程大学 | 一种多功能入水砰击实验投放装置 |
| CN106483254A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-03-08 | 上海理工大学 | 河流中微污染物自净处理系统 |
| CN106441802A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-02-22 | 上海无线电设备研究所 | 一种室内破碎波浪电磁散射模拟测试系统和方法 |
| CN107092231A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-08-25 | 大连理工大学 | 一种无反射波浪水槽造波机 |
| CN108362471A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-08-03 | 中国特种飞行器研究所 | 一种基于多自由度可调式水动力耐波性试验多单元装置 |
| CN108362471B (zh) * | 2017-12-04 | 2019-10-18 | 中国特种飞行器研究所 | 一种基于多自由度可调式水动力耐波性试验多单元装置 |
| CN109443694A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-03-08 | 中国科学院电工研究所 | 一种点阵式可调节人工造浪板装置及方法 |
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| CN113945360B (zh) * | 2021-10-27 | 2023-09-08 | 中国人民解放军92578部队 | 一种任意振幅内孤立波生成及传播过程实验系统 |
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|---|---|
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