Задание №4. Графическим измерением с осциллограммы определяем:

Графическим измерением с осциллограммы определяем:

Х_Т = 10,9 мм; Y_V = 48,7 мм; Y_B1 = 0,67 мм; Y_B2 = 27,58 мм; Y_H1 = 0,14 мм; Y_H2 = 29,36 мм, соответствующие моментам времени t₁ и t₂. Далее рассчитываются:

- период волны t = X_T / К_T = 10,9 / 10 = 1,09 с;

- высота волны h = y_V·к_V = 48,7·0,0013 =0,06331 м.

В момент времени t₁ (на вершине волны) будет присутствовать только скоростная составляющая волновой нагрузки, поскольку ускорения частиц жидкости в этот момент равны нулю. Следовательно:

- амплитудное значение скоростной составляющей волновой нагрузки в верхнем датчике

q_cb = y_b1·k_b = 0,67·0,00945 = 0,0063315 H;

- амплитудное значение скоростной составляющей волновой нагрузки в нижнем датчике

q_ch = y_h1·К_H = 0,14·0,0042 = 0,000588 H

В момент времени t₂ (на склоне волны) будет присутствовать только инерционная составляющая волновой нагрузки, поскольку скорости частиц жидкости в этот момент равны нулю. Следовательно:

- амплитудное значение инерционной составляющей волновой нагрузки в верхнем датчике

q_ив = Y_B2·K_B = 27,58·0,00945 = 0,260631 Н;

- амплитудное значение инерционной составляющей волновой нагрузки в нижнем датчике

q_ин = Y_Н2·K_Н = 29,36·0,0042 = 0,123312 Н;

Определим отношения величин нагрузок в верхнем и нижнем датчиках:

q_cb / q_cн = 0,0063315 / 0,000588 =10,76; q_ив / q_ин = 0,260631 / 0,123312 =2,113.

Предварительно определим следующие параметры волнового движения:

- круговая частота волны w = 2p / t =2×3,14/1,09 =5,76 с^-1;

- волновое число k = w ² / g = 5,76²/9,81 =3,38 м^-1;

- длина волны l = 2p / k =2·3,14/3,38 = 1,86 м;

- амплитудное значение скорости горизонтального орбитального движения частиц жидкости на уровне верхнего датчика

м/с

- амплитудное значение скорости горизонтального орбитального дви­жения частиц жидкости на уровне нижнего датчика

м/с

- амплитудное значение ускорения горизонтального орбитального движения частиц жидкости на уровне верхнего датчика

м/с²;

- амплитудное значение ускорения горизонтального орбитального движения частиц жидкости на уровне нижнего датчика

м/с².

Определяем гидродинамические коэффициенты сопротивления:

- скоростной составляющей волновой нагрузки для верхнего датчика

- скоростной составляющей волновой нагрузки для нижнего датчика

- инерционной нагрузки для верхнего датчика

- инерционной нагрузки для нижнего датчика

Для сопоставления полученных результатов с литературными данными, определим значения числа Кьюлегена - Карпентера N_кс:

- для верхнего датчика N_ксв = V_в·t/D = 0,110·1,09/0,076 = 1,577;

- для нижнего датчика N_ксн = V_н·t/D = 0,0526·1,09/0,076 = 0,754;

Рис.4. Зависимость коэффициентов С_с и С_и от числа Кьюлегена-Карпентера

Используя величины N_ксв и N_ксн, по графику на рис. 4 находим "литературные" значения коэффициентов волновых нагрузок:

С_свл = 0.38; С_снл = 0.16; С_ивл = 2.5; С_инл = 2.6;

Составим соотношения:

; ; ;