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研究生:郭仲仁
研究生(外文):GUO,ZHONG-REN
論文名稱:有限厚度孔隙牆消波特性之研究
論文名稱(外文):On the wave absorption by a porous wall of finite thickness
指導教授:涂盛文涂盛文引用關係
指導教授(外文):TU,SHENG-WEN
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:水利及海洋工程研究所
學門:工程學門
學類:河海工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1990
畢業學年度:78
語文別:中文
中文關鍵詞:有限厚度孔隙牆消波特性振幅波反射係數入射波週期
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本文旨在研究一有限厚度孔隙牆之消波特性。將一矩形孔隙牆置於半無限長之水槽中
,孔隙牆與端牆之間留一尾水槽空間,然後以理論解析微小振幅波遇此孔隙牆後之反
射系數,并作廣泛之物理特性探討,研究結果顯示低摩擦系數時,反射系數與入射波
周期之關系或與孔隙牆厚度之關系均程上下起伏變化,顯示牆厚與波長達一定比數時
,消波性特佳;高摩擦系數時,反射系數則隨牆厚度之增加而減小,但達一定厚度後
,則反射系數吳現一常數,不再隨厚度之增加而減小。此外,反射系數與孔隙牆之孔
隙率亦有密切之關系,孔隙率之增加有助於減少反射系數,增加消波性能,若將有限
厚度孔隙牆置於水槽之端牆,則顯示對長周期之消波效果較差,如果在孔隙牆與端牆
間增加一尾水槽空間水域,則對於降低長周期波浪之反射系數很有助盆,因此高孔隙
率之孔隙牆配合適當之摩擦系數、孔隙牆厚度與尾水槽長度將可得一良好之消波設施
。本文最後以試驗驗證理論解,其結果尚移吻合。
本文求理論解析解時系在水與孔隙物質之界面連續條件上以加權殘差方式求解展開各
項所需之系數,當w*w*h/g 愈小所需之項數愈少,反之w*w*h/g 愈大則必須注意所取
之項數是否足夠。在整體之趨勢顯示項數愈多,計算值必然收斂。本文之計算工作,
正交函數取六項進行計算,估計最大之誤差不超過1%。
孔隙牆在消波方面存在一固定之特性,f 值較小之孔隙牆,其反射系數與w*w*h/g 及
k*b 之關系曲線趨向於吳上下起伏變化,顯示在一定牆厚條件下,某些周期之波浪較
易於在孔隙牆體內來回反射,造成較大之能量損失;f 值較大之孔隙牆,其反射系則
隨k*b 之增大而隱定下降,直至牆厚度達一定限度後反射系數不再降低,此因波浪能
量傳輸受大量摩擦損失影響,只能透射至一定範圍無法再擴大,故超過一定厚度後,
超過之部分孔隙牆對波能之消殺已毫無作用,此一現象在應用上可提供設計孔隙牆厚
度之參考依據。另外孔隙率之增加配合適當之摩擦系數可以得到高消波率之孔隙牆,
但孔隙率之增加必須保持足夠之材料強度來吸收波浪之能量不致破壞孔隙牆。消波塊
之高孔隙率與其特殊形狀可以增加摩擦系數,在保護防波堤已展現其效果。今後若利
用消波塊堆砌而成之孔隙牆以防止港池共振,直立孔隙牆之發展更是不可限量,尤其
是如何以高孔隙率之同時保持高摩擦系數,為海岸工程重要課題。
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