梁乃匡臺灣大學：海洋研究所戴光翊Dai, Guang-YiGuang-YiDai2007-11-272018-06-282007-11-272018-06-282007http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/56545本文研究主要目的在於估算單點錨碇圓柱浮體在不同波浪狀態下，探討其消波性能。而其中以梁(2000)所設計的半封閉圓管來做為實驗的水工模型，理論計算方面以Morison公式為力分析的初步架構，再以黃(2002)所提出波浪通過單排直立圓柱堤時之透射率加以修改成波浪通過單排圓柱浮體時之透射率。理論及實驗有良好的一致性，結果顯示單排圓柱浮體中，入射波形尖銳度增加及相對水深減小時，透射率減小，消波性能較佳。其中多排圓柱浮體實驗中，發現相對排距的改變不太影響消波性能，而孔隙比的大小也會影響其消波性能，孔隙比越大時，消波性能較差，孔隙比越小時，消波性能較佳。根據多排實驗結果可以得知增加排數的確可以提高其消波性能，但隨著排數的增加時消波的變化量逐漸變小，顯示過多的排數並無太大的功用，不如以單排且孔隙比較小的方式來代替。The purpose of this paper is to estimate the wave sheltering of single-mooring spar buoy fences for the sandy coast protection. The spar buoy was constructed by a semi-closed pipe, which was designed by Liang(2000),Huang(2002) proposed a theoretical solution for the transmission coefficient of a one-layer fixed cylinder fence. Following Huang’s equation, a modified one for a one-layer spar buoy fence is deduced. The porosity ,which is the ratio of the gap and buoy spacing As the porosity increases, the transmission coefficient will increase. Experimental results agree well with the modified equation. The transmission coefficient also decreases as the wave steepness increases and the relative depth decreases. For multi-layer spar buoy system, the transmission coefficient won`t be a function of relative layer spacing when layer spacing changes, and porosity will also effect transmission coefficient, with porosity increases and transmission coefficient will be increase, Furthermore,a multi-layer spar buoy has a little better sheltering affect than a single-layer one. For the economical reason, one-layer spar buoy with small porosity is recommended.目錄 摘要..............................................................................................................................Ⅰ 英文摘要……………………………………………………………………………..Ⅱ 目錄…………………………………………………………………………………..Ⅲ 圖目錄………………………………………………………………………………..Ⅵ 符號說明……………………………………………………………………………..Ⅷ 第一章 序論………………………………………………………………………...1 1-1 研究動機與目的……………………………………………………………1 1-2 文獻回顧……………………………………………………………………3 第二章 理論分析……………………………………………………………….....5 2-1 座標系統……………………………………………………………………5 2-2 基本假設……………………………………………………………………5 2-3 力學分析……………………………………………………………………6 2-3-1 作用於直立圓柱之主要波力…………………………………………7 2-3-2 牽引力係數和慣性力係數…………………………………………..12 2-4 單排理論分析……………………………………………………………..13 第三章 實驗設備與方法……………………………………………………….16 3-1 實驗設備…………………………………………………………………...16 3-1-1 實驗水槽……………………………………………………………..16 3-1-2 電容式水位計………………………………………………………..16 3-1-3 PENTAX數位相機…………………………………………………..17 3-1-4 水工模型材料………………………………………………………..17 3-2 實測方法…………………………………………………………………..17 3-2-1 用數位相機量測最大擺角的方法…………………………………..17 3-2-2 分析反射波與入射波的方法………………………………………..18 3-3 前置實驗…………………………………………………………………..18 3-3-1 單一圓柱浮體受波實驗……………………………………………..19 3-3-2 實驗前試波時所遇到的問題與解決方式…………………………..19 3-4 實驗配置…………………………………………………………………..19 3-5 實驗步驟…………………………………………………………………..19 第四章 結果分析與討論……………………………………………………….23 4-1 前置實驗…………………………………………………………………..23 4-1-1 單一圓柱浮體在波浪中運動實驗…………………………………..23 4-2 單排圓柱浮堤的探討...................................................................................23 4-2-1 單排圓柱浮堤與黃(2002)單排直立圓柱堤兩者之間對於透射率的比較關係………………………………………………………………………………..23 4-2-2 波型尖銳度 對單排圓柱浮堤消波特性的響…………...……23 4-2-3 相對水深 對單排圓柱浮堤消波特性的影響................................ 24 4-3 多排圓柱浮堤的探討……………………………………………………..24 4-3-1 相對排距 對單排、雙排、三排圓柱浮堤的實驗結果……….24 4-3-2 相對排距 對於雙排圓柱浮堤的實驗比較結果(不同孔隙比)...25 4-3-3 相對排距 對三排圓柱浮堤的實驗比較結果(不同尖銳度)…...25 4-3-4 單排圓柱浮堤與雙排圓柱浮堤分別在不同孔隙比下的實驗比較結..果……………………………………………………………………..25 4-4 單排圓柱浮堤消波機制的討論…………………………………………..26 第五章 結論與建議……………………………………………………………..27 5-1 結論………………………………………………………………………..27 5-2 建議………………………………………………………………………..27 參考文獻……………………………………………………………………….......30 附錄A……………………………………………………………………………….50 圖目錄 圖(1-1) 三索錨碇圓柱浮體示意圖…………………………………………………32 圖(1-2) 梁(2000)半封閉圓管浮式防波堤結構圖………………………….…..…..32 圖(1-3) 浮式離岸堤施放方式…………………………………………….…..…….33 圖(2-1) 單索浮式堤受力分析示意圖……………………………………….…..….33 圖(2-2) 圓柱浮體之間孔隙比( )上視示意圖……………………….….…34 圖(3-1) 實驗水槽側視圖……………………………………………………………34 圖(3-2) 計數器………………………………………………………………………35 圖(3-3) 圓柱浮體水工模型…………………………………………………………35 圖(3-4) 圓柱浮體封口面(以矽膠封口)…………………………………………….36 圖(3-5) 圓柱浮體開口面……………………………………………………………36 圖(3-6) 錨碇塊正面…………………………………………………………………37 圖(3-7) 錨碇塊背面…………………………………………………………………37 圖(3-8) 經影片分析得到的單根圓柱浮體最大擺角圖……………………………38 圖(3-9) 實驗配置圖…………………………………………………………………39 圖(3-10) Channel 1 水位計率定曲線圖…………………………………………….40 圖(3-11) Channel 2 水位計率定曲線圖…………………………………………….40 圖(3-12) Channel 3 水位計率定曲線圖…………………………………………….41 圖(4-1) 單一圓柱，波高與最大擺角之關係圖(週期0.8秒)……………….………41 圖(4-2) 單一圓柱，波高與最大擺角之關係圖(週期1秒)……………………....…42 圖(4-3) 單一圓柱，波高與最大擺角之關係圖(週期1.2秒)……………………….42 圖(4-4) 單一圓柱，波高與最大擺角之關係圖(週期1.5秒)………………………43 圖(4-5) 波形尖銳度與單一圓柱浮體最大傾斜角的關係…………………………43 圖(4-6) 3.04， =0.125，單排圓柱浮堤 與消波特性之關係圖…………44 圖(4-7) 2.406， =0.125，單排圓柱浮堤 與消波特性之關係圖………44 圖(4-8) 1.43， =0.125，單排圓柱浮堤 與消波特性之關係圖…………45 圖(4-9) =0.023，單排圓柱浮堤 與消波特性之關係圖…………………..45 圖(4-10) =0.04，單排圓柱浮堤 與消波特性之關係圖…………………..46 圖(4-11) =0.06，單排圓柱浮堤 與消波特性之關係圖…………..……….46 圖(4-13) =1.664， =0.116，單排、雙排、三排圓柱浮堤在不同尖銳度下的消 波性能比較圖………………………………………………………………………..47 圖(4-14) ， =0.05，雙排圓柱浮堤 與消波特性之關係圖 (兩組不同孔隙比的比較)……………………………………………………………….48 圖(4-15) 3.04， =0.116三排圓柱浮堤 與消波特性之關係圖(兩組不同尖銳度的比較)……………………………………………………………………….48 圖(4-16) ，單排圓柱浮堤與雙排圓柱浮堤分別在不同孔隙比下的實驗比 較圖…………………………………………….…………………………………….49971437 bytesapplication/pdfen-US圓柱浮堤浮式防波堤透射率孔隙比Semi-closed pipeSpar buoy fencefloating breakwaterPorosityTransmission coefficient.thesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/56545/1/ntu-96-R93241109-1.pdf