Wave makers

2,639 views
2,484 views

Published on

Published in: Design
1 Comment
3 Likes
Statistics
Notes
  • متشکرم از به اشتراک گذاری اسلایدتون ، واقعا موثر واقع شد ...
       Reply 
    Are you sure you want to  Yes  No
    Your message goes here
No Downloads
Views
Total views
2,639
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
780
Actions
Shares
0
Downloads
136
Comments
1
Likes
3
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Wave makers

  1. 1. انواع سيستم هاي موج ساز
  2. 2. موج ساز پيستونی - Piston type wave maker <ul><li>ساده ترين و معمول ترين روش توليد موج در سيتمهاي توليد موج مكانيكي استفاده از موج ساز پيستوني است . در اين سيستم يك صفحه سبك و صلب ( صفحه موج يا پيستون ) را كه ابعادش به اندازه عمق و عرض حوضچه است را در انتهاي حوضچه به حركت در مي آورند و بر اثر اين جابجايي امواج آب تشكيل مي شود . </li></ul>
  3. 3. ادامه موج ساز پيستونی
  4. 4. تعريفي ساده از نحوه توليد موج در موج ساز پيستوني
  5. 5. ادامه موج ساز پيستوني <ul><li>معمولا '' دو عامل پريود و ارتفاع موج را بعنوان شاخصهاي شناسايي امواج سطحي آب در نظر مي گيرند و در يك سيستم موج ساز ( Wave maker ) تلاش مي شود كه اين دو پارامتر را به نحوي به سيستم مرتبط كرد . براي توليد موجي با پريود مورد نظر آنچه مهم است زمانيست كه پيستون ( صفحه موج ) براي طي يك سيكل كامل رفت و برگشتي به آن زمان نياز دارد . در خصوص ارتفاع موج محدوده مكاني جابجايي صفحه موج ( Stroke ) تعيين كننده خواهد بود . اگر براي توليد موجي با پريود T و ارتفاع H1 محدوده جابجايي پيستون برابر با x1 باشد آنگاه براي توليد موجي ديگر با همان پريود T ولي با ارتفاع H2 ( H2>H1 ) بايد محدوده جابجايي پيستون برابر x2 ( x2>x1 ) باشد . در حالت دوم در شرايطي كه T را ثابت نگه داشته ايم x را افزايش داده ايم بناچار بايد سرعت حركت پيستون را افزايش دهيم تا فاصله x2 را در زماني برابر با حالت اول طي كند . </li></ul>
  6. 6. ادامه موج ساز پيستوني <ul><li>مي توان در مورد يك موج ساز اينگونه صحبت كرد كه اساسا '' براي توليد يك موج دلخواه توسط موج ساز دو پارامتر را بايد كنترل كرد : </li></ul><ul><li>سرعت حركت پيستون </li></ul><ul><li>محدوده مكاني رفت و برگشت پيستون </li></ul>
  7. 7. نسبت ارتفاع موج به محدوده جابجايي صفحه موج High-to-Stroke <ul><li>در شرايط آب كم عمق ( ) مي توان آن را به اين صورت تقريب زد : </li></ul>
  8. 8. محدوديت هاي توليد موج <ul><li>ظاهرا '' از نظر تئوري براي توليد موج با پريود خاص ولي با ارتفاعهاي مختلف محدوديتي وجود ندارد اما در عمل دو محدوديت عمده سر راه اين هدف قرار دارد . </li></ul><ul><li>محدوديت در سرعت حركت صفحه موج </li></ul><ul><li>محدوديتهاي مربوط به طبيعت موج كه منجر به ناپايداري و شكست موج مي شود .( شامل تيزي موج در آب عميق و ارتفاع نسبي در آب كم عمق ) </li></ul>
  9. 9. كنترل موقعيت پيستون ( صفحه موج ) <ul><li>پس از روشن شدن محدوده جابجايي پيستون براي توليد موجي با ارتفاع H حال بايد نحوه جابجايي صفحه موج براي توليد موج مورد نظر روشن شود . اين جابجايي پيستون بر اساس يك معادله به نام معادله حركت ( Equation Of Motion ) انجام مي شود . براي توليد هر موج خاص اين معادله را بايد مشخص نمود و نهايتا &quot; پيستون را براساس آن حركت داد تا منجر به توليد آن موج گردد . </li></ul>
  10. 10. معادله حركت پيستون براي توليد امواج منظم <ul><li>موقعيت مكاني پيستون </li></ul>ارتفاع موج فركانس و معادل عدد زمان عمق حوضچه عدد موج و برابر با كه طول موج است .
  11. 11. موج ساز لولايي ( پارويي ) <ul><li>نوع بعدي از موج سازها كه كارايي بسيار خوبي در تانكهاي عميق تر دارند موج ساز لولايي است . در اين نوع موج ساز صفحه موج را از يك طرف به كف حوضچه لولا مي كنيم و طرف ديگر آن را به حركت در مي آوريم كه نهايتا &quot; به توليد موج منجر مي شود . در اين نوع موج ساز نيز مانند موجساز پيستوني بايد رعايت آببندي بين صفحه موج و ديواره ها بشود تا نتيجه كار مطلوبتر باشد . سرعت جابجايي صفحه موج در فواصل مختلف آن از سطح آب بسيار نزديك به سرعت ذرات آب در زير تاج و ناو موج از سطح تا عمق آب است و اين دليل كارايي خوب اين نوع موج ساز در حوضچه هاي عميق تر است . </li></ul>
  12. 12. ادامه موج ساز لولايي - Flap or Paddle type wave maker
  13. 13. موج ساز مغروق يا گوه اي - Plunger type wave maker <ul><li>موج ساز مغروق يا گوه اي معمولا &quot; متشكل از جسمي صلب به شكل گوه يا استوانه است كه بصورت عمودي در اطراف عمق ميانگين حوضچه نوسان مي كند . متأسفانه براي مطالعه اين نوع موج ساز راه حل تحليلي وجود ندارد . مي توان با اندازه گيري هاي آزمايشگاهي تا حدودي به رابطه بين جابجايي صفحه موج و موج ايجاد شده پي برد . </li></ul>
  14. 14. ادامه موج ساز مغروق يا گوه اي
  15. 15. موج ساز سيلندري يا حلزوني Spiral type wave maker <ul><li>يك روش براي شبيه سازي سواحل طولاني در آزمايشگاه استفاده از موج ساز حلزوني است . براي انجام اين شبيه سازي از يك موج ساز حلزوني كه در مركز يك حوضچه دايره اي شكل نصب شده استفاده مي شود . با استفاده از اين نوع حوضچه اثرات انتهايي سواحل مستقيم كه در مدلهاي مقياس كوچك به دليل ابعاد كوچك مدل رخ مي دهد را حذف مي كنند . در اين نوع از مدلسازي، امواجي كه در مركز حوضچه توليد شده و به سمت ساحل منتشر مي شوند همه نقاط ساحل را با يك زاويه تحت تأثير قرار مي دهند به همين دليل اثرات ناشي از پايان يافتن خط ساحلي را حذف مي كند . موج ساز حلزوني از يك جسم صلب استوانه اي شكل كه بصورت عمودي نصب شده و حول مركز خود مي چرخد تشكيل شده است . </li></ul>
  16. 16. ادامه موج ساز سيلندري يا حلزوني
  17. 17. موج ساز پنيوماتيكي - Pneumatic type wave maker <ul><li>در روش نيوماتيكي توليد موج با اعمال فشار هوا بر روي سطح آب طي پريودهاي زماني مشخص صورت مي گيرد . در اين نوع از سيستمهاي موج ساز اعمال فشار هوا با كمك ناقوس موجساز انجام مي شود . موج ساز توسط يك فن شعاعي با ايجاد فشار در ناقوسي كه در حوضچه قرار گرفته با دقت مناسب قادر به ايجاد انواع مدل هاي امواج منظم و غير منظم خواهد بود . اشكال اصلي اين نوع موجساز پايين بودن راندمان آن است . </li></ul>
  18. 18. ادامه موج ساز پنيوماتيكي
  19. 19. ادامه موج ساز پنيوماتيكي <ul><li>طول موج امواج توليد شده را مي توان با تنظيم سرعت چرخش يك موتور الكتريكي كه جهت باز و بسته شدن دريچه هوا مورد استفاده قرار مي گيرد، تعيين كرد . ارتفاع امواج توليدي عمدتا &quot; با استفاده از فشار هواي ارسالي به زير ناقوس قابل تنظيم است . فشار هوا را مي توان با تغيير سرعت چرخش فن و يا با تغيير سطح مقطع داخلي كانال تغيير داد . تئوريهاي مربوط به فشار هواي لازمه و همچنين كنترل ارتفاع موج در دسترس و قابل استفاده است . </li></ul>
  20. 20. سيستم هاي كنترل در موج سازها
  21. 21. پارامترهاي تحت كنترل <ul><li>سرعت حركت پيستون </li></ul><ul><li>محدوده مكاني رفت و برگشت پيستون </li></ul>
  22. 22. انواع سيستم كنترل <ul><li>سيستم هاي اوليه وسنتي </li></ul>موج ساز با سيستم رانش الكتريكي موج ساز با سيستم كنترل مجهز به شير سروٌ و كنترل الكترونيكي
  23. 23. موج ساز با سيستم كنترل الكترونيكي <ul><li>بخشهاي اصلي سيستم : </li></ul><ul><li>كنترل كننده الكترونيكي </li></ul><ul><li>سيستم هاي هيدروليك </li></ul><ul><li>پارو يا صفحه موج </li></ul><ul><li>زير سيستم ها : </li></ul><ul><li>مولد سيگنال الكتريكي </li></ul><ul><li>تقويت كننده سيگنال اعمالي به servo valve </li></ul><ul><li>شير هيدروليكي دو جهته با كنترل servo </li></ul><ul><li>جك هيدروليكي </li></ul><ul><li>سنسور فيدبك مربوط به موقعيت جك و صفحه موج </li></ul><ul><li>صفحه موج يا پيستون </li></ul><ul><li>سيستم تامين كننده فشار هيدروليك </li></ul>
  24. 24. ادامه زير سيستمها
  25. 25. ادامه زير سيستمها
  26. 26. توليد امواج منظم
  27. 27. معادله جابجايي پيستون ( equation of motion ,displacement ) : براي توليد سيگنال الكتريكي متناسب با هر موجي ابتدا نياز به شناخت معادله جابجايي پيستون براي ايجاد اين موج ضروري است . اين معادله در واقع موقعيت مكاني پيستون را در محدوده جابجايي خود نسبت به زمان به ما مي دهد . براي توليد موجي با پريود 1 ثانيه و ارتفاع 15 سانتيمتر كه طول موج آن بر اساس نظريه موج خطي ( دامنه كوتاه ) برابر با 56 . 1 متر است معادله جابجايي بدين صورت بدست مي آيد .( عمق فلوم را برابر با 1.2 متر و توانايي جابجايي پيستون را 0.6 متر در نظر گرفته ايم . ) سانتي متر
  28. 28. سيگنال الكتريكي كنترل : در اين مطالعه محدوه ولتاژهاي اعمالي به كليه بخشها شامل سنسور فيدبك، مبدل دجيتال به آنالوگ، تقويت كننده و ... از 9- تا 9+ در نظر گرفته شده است .
  29. 29. نمونه هايي از عكس العمل شير هيدروليكي در چند حالت خاص جهت حركت پيستون ( R براي راست و L ) تمايل به باز شدن شير ( % ) سيگنال خطا ( Error ) ( V ) موقعيت فعلي پيستون سيگنال فيدبك ( V ) مفهوم فرمان ولتاژ كنترل ( V ) ------ 0 0 مركز 0 به مركز برو 0 R 50 +4.5 مركز 0 15cm به راست مركز +4.5 ------ 0 0 15cm در راست مركز +4.5 15cm به راست مركز +4.5 R 50 +4.5 15cm در راست مركز +4.5 به انتهاي راست برو +9 L 100 -9 مركز 0 به انتهاي چپ برو -9 L 50 -4.5 15cm در چپ مركز -4.5 به انتهاي چپ برو -9 ------ 0 0 انتهاي سمت چپ -9 به انتهاي چپ برو -9
  30. 30. ادامه سيگنال كنترل سانتي متر هر نقطه از موقعيت مكاني پيستون با يك ولتاژ مشخص مي گردد . در يك stroke كامل ، ولتاژ از -9 تا +9 ولت و در مجموع 18 ولت تغيير مي كند . با تقسيم طول ( stroke ) به تغييرات ولتاژ داريم : 60 cm/18 v=3.333 cm/v اين عدد بيانگر اين مطلب است كه براي حركت پيستون به اندازه 3.333 سانتي متردر جهت راست بايد 1 ولت به ولتاژ كنترل كننده اضافه شود و برعكس براي جابجايي 3.333 سانتيمتري به سمت چپ بايد 1 ولت از ولتاژ كنترل كننده كم شود . با استفاده از اين واقعيت مي توانيم معادله حركت پيستون را به صورت يك معادله سيگنال الكتريكي تبديل كنيم . ولت ......
  31. 31. در اين سيستم ما قصد داريم از يك مبدل D/A ، 8 بيتي استفاده كنيم . مبدل 8 بيتي اين توانايي را دارد كه اعداد 0 تا +255 يا -127 تا +127 را به ولتاژ متناسب با اين اعداد تبديل كند . با توجه به انتخاب محدوده ولتاژي -9v تا +9v قدرت تفكيك ولتاژي برابراست با : ولت ميلي ولت
  32. 32. نحوه ايجاد فايل كنترل : زمان مورد نظر از لحظه شروع .................................... ثانيه ولتاژ مورد نياز ..................... ولت عدد معادل ........................................................................... عدد ارسالي از كامپيوتر ................................................................. با گرد كردن عدد معادل بدست مي آيد
  33. 33. اطلاعات ديجيتال مربوط به توليد موج با T=1s,H=15cm t زمان ( ثانيه ) ولتاژموردنياز عدد معادل عدد ارسالي از كامپيوتر ولتاژبازسازي شده توسط D/A خطا در بازسازي ولتاژ 0 0 0 0 0 0 0.01 0.0706 1 1 0.0709 0.0003 0.02 0.141 1.99 2 0.1417 0.0007 0.03 0.2108 2.97 3 0.2126 0.0018 …… .. ……… .. ……… .. ……… .. …… .. ………… …… . ……… .. ……… .. ……… .. … .. ............. 0.95 -0.3476 -4.91 -5 -0.3543 -0.0067 0.96 -0.2798 -3.95 -4 -0.2835 -0.0037 0.97 -0.2108 -2.97 -3 -0.2126 -0.0018 0.98 -0.141 -1.99 -2 -0.1417 -0.0007 0.99 -0.0706 -1 -1 -0.0709 -0.0003 1 0 0 0 0 0
  34. 34. سيگنال كنترل
  35. 35. قوانين حرکت صفحه موج : نظريه Rayleigh
  36. 36. توليد تك موج : در يک فلوم با عمق 30 سانتيمتر و توانايي جابجايي صفحه موج 50 سانتيمتر تك موجي با ارتفاع 10 سانتيمتر توليد مي کنيم
  37. 37. سيگنال كنترل : سانتي متر 2.778 اين عدد بيانگر اين مطلب است كه براي حركت پيستون به اندازه ولت به ولتاژ كنترل كننده اضافه شود . 1 درجهت راست بايد هر نقطه از موقعيت مكاني پيستون با يك ولتاژ مشخص مي گردد . در يك Stroke كامل ( 50cm ) ولتاژ از -9 تا +9 ولت و در مجموع 18 ولت تغيير مي كند . با تقسيم طول Stroke به تغييرات ولتاژ داريم :
  38. 38. زمان حركت پيستون برابر با 2.894 ثانيه است كه با قرار دادن مقادير زمان از 1.447- تا 1.447+ در معادله ولتاژ كنترل، مقادير ولتاژ از 8.3- تا 8.3+ ولت بدست مي آيند .
  39. 39. رقومي كردن ولتاژ مورد نياز : <ul><li>براي رقومي كردن سيگنال كنترل از يك سيستم مبدل ديجيتال به آنالوگ 8 بيتي استفاده شده </li></ul><ul><li>است كه توانايي رقومي كردن 255 مقدار ولتاژ را دارد .(127 مورد براي ولتاژهاي مثبت و 127 مورد براي ولتاژهاي منفي و يك حالت هم براي حالت صفر در نظر گرفته شده است ) </li></ul>ميلي ولت ولت عدد معادل عدد ارسالي از كامپيوتر با گرد كردن عدد معادل بدست
  40. 40. پريود برابر با 2.9 ثانيه است و به دلخواه آن را به 30 پله تقسيم مي كنيم . هر پله 96 ميلي ثانيه زمان ولتاژ مورد نياز عدد معادل عدد ارسالي از كامپيوتر ولتاژ بازسازي شده A/D توسط خطا در بازسازي ولتاژ 1.447- 8.316- 117.3- 117- 8.291- 0.0252 ....... ....... ....... ....... ....... ....... 0.0005 0.0089 0.1259 0 0 0.018- 1.448 8.3165 117.35 117 8.2913 0.025-

×