Κυματική μετάδοση επάνω από ύφαλο κυματοθραύστη

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζονται τα αποτελέσματα πειραματικών μετρήσεων που έχουν σχέση με τη μετάδοση κυματισμού κατάντι ύφαλου κυματοθραύστη. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν στο Εργαστήριο Λιμενικών Έργων του Ε.Μ.Π. και πιο συγκεκριμένα στη διώρυγα μονοχρωματικών κυματισμών «Δ. Κοιλάκος».

Επίσης παρατίθενται τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τη χρήση δύο υπολογιστικών μοντέλων Boussinesq, για ύφαλο κυματοθραύστη με ή χωρίς πορώδες και τα ίδια ακριβώς κυματικά δεδομένα με τα οποία έγιναν και τα πειράματα.

Εξετάστηκε το αν τα αποτελέσματα από τα δύο μοντέλα Boussinesq συγκλίνουν ή αποκλίνουν από εκείνα των πειραματικών μετρήσεων και σε τι βαθμό συμβαίνει αυτό.

Πραγματοποιήθηκαν συνολικά 7 πειράματα με τη χρήση ενός ύφαλου κυματοθραύστη με πορώδες, ο οποίος ήταν σταθερός στη γεωμετρία του. Ο πειραματικός κυματοθραύστης φορτίστηκε από μια σειρά διαφορετικών μονοχρωματικών κυματισμών.

Έγινε επίσης σύγκριση μεταξύ των τιμών του συντελεστή μετάδοσης κυματισμού που προέκυψαν από τις πειραματικές μετρήσεις και των αντίστοιχων που υπολογίστηκαν από υπάρχουσες στη βιβλιογραφία εμπειρικές σχέσεις.

Τέλος, προτάθηκε μια εμπειρική σχέση για τον συντελεστή μετάδοσης κυματισμού με βάση τις πειραματικές μετρήσεις και συγκρίθηκε με τα αποτελέσματα του μοντέλου για διαπερατό κυματοθραύστη.

Από τη σύγκριση των αποτελεσμάτων προκύπτει το συμπέρασμα ότι το υπολογιστικό μοντέλο Boussinesq με πορώδες δίνει αποτελέσματα για την κυματική μετάδοση που βρίσκονται πολύ κοντά στην πραγματικότητα, δηλαδή συγκλίνουν σε μεγάλο βαθμό με τα αποτελέσματα των πειραμάτων. Αντίθετα, το μοντέλο Boussinesq χωρίς πορώδες οδηγεί σε μια κυματική μετάδοση που απέχει σε σημαντικό βαθμό από αυτή που προέκυψε από τα πειράματα.

Η εμπειρική σχέση που προτάθηκε θα πρέπει να επαληθευθεί ή και να βελτιωθεί με βάση αντίστοιχες μετρήσεις που θα γίνουν μελλοντικά.

In this thesis, the results of experimental measurements related to wave propagation over a reef breakwater are presented. The experiments have been performed at the Laboratory of Harbor Works of the National Technical University of Athens and more specifically in the monochromatic wave canal named ‹‹D. Kilakos››.

Moreover, the results obtained from the use of two computational Boussinesq models are presented, for the cases of reef breakwater with or without porosity and exactly the same wave data taken from the experiments.

It is investigated wether the results of the two Boussinesq models converge or deviate from the experimental measurements and to what extent this occurs.

In total, 7 experiments have been performed using a reef breakwater with porosity, which had stable geometry characteristics. The experimental breakwater has been loaded with a number of different monochromatic waves.

Furthermore, a comparison was made between the values of wave transmission coefficient obtained from experimental measurements and those calculated from existing empirical relationships found in literature.

Finally, an empirical relationship for the wave transmission coefficient is proposed which is based on the experimental measurements and it is compared with the results of the model for permeable breakwater.

A comparison of the results shows that the computational Boussinesq model with porosity gives results for wave transmission which are very close to reality, as those results approach with high accuracy the experimental data. On the other hand, the Boussinesq model without porosity leads to a wave transmission which is significantly different from the wave transmission obtained from the experiments.

The empirical relationship which is suggested here will have to be verified or even improved based on corresponding measurements to be made in the future.