7. Cấu trỳc của luận ỏn
2.5 Thiết kế mụ hỡnh và bố trớ thớ nghiệm
2.5.1 Thiết bị thớ nghiệm và cỏc tham số đo đạc
2.5.1.1 Mỏng thử nghiệm mụ hỡnh
Cỏc phương ỏn thớ nghiệm được thực hiện trong mỏng súng cú chiều dài 37m, rộng 2m, sõu 1.5m tại Phòng Thớ nghiệm trọng điểm Quốc gia về động lực học sụng biển. Mỏng được chia thành 2 phõ̀n: phõ̀n bờ tụng là phõ̀n để mỏy tạo súng cú chiều dài 15m, thường được sử dụng ở phõ̀n nước sõu nơi cú độ sõu nước lớn; phõ̀n còn lại cú chiều dài 22m được làm bằng kớnh 8mm, thường được sử dụng để bố trớ cụng trỡnh để dễ quan sỏt cỏc hiện tượng tương tỏc giữa súng và cụng cụng trỡnh.
51
Mỏng súng được cấp nước bởi hệ thống bơm cú lưu lượng 400m3/h thụng qua hệ thống đường ống cấp D100. Mực nước trong mỏng được kiểm soỏt thiết bị đo mực nước và thước gắn trờn thành mỏng.
Hỡnh 2.5: Mỏy tạo súng Hỡnh 2.6: Mỏng thớ nghiệm
2.5.1.2 Mỏy tạo súng
Mỏng súng được miờu tả ở trờn được trang bị một mỏy tạo súng dạng chuyển động tịnh tiến bằng pittong thuỷ lực được thiết kế bởi Viện thủy lực Flander của Phõ̀n Lan. Việc điều khiển mỏy tạo súng được thực hiện bằng phõ̀n mềm WLwave.exe và cỏc tham số được thiết lập trong phõ̀n mềm.
Hỡnh 2.7: Phòng điều khiển Hỡnh 2.8: Giao diện điều kiện đõ̀u vào cho mỏy tạo súng cho mỏy tạo súng
Mỏy tạo súng cú thể tạo ra súng đều, súng ngẫu nhiờn theo một dạng phổ Jonswap, Jonwap Par, Moskowitz, Moskowitz Par và Sin ở độ sõu nước tối đa trước mỏy tạo súng
52
1.4m. Chiều cao súng lớn nhất cú thể tạo trong mỏng là Hmax = 0.4m và chu kỳ từ TP = 0.5s ữ5.0s.
2.5.1.3 Đầu đo súng
Đo đạc cỏc thụng số về súng, tỏc giả sử dụng 4 đõ̀u đo súng Golf 3B dài 1.2m bằng thộp khụng rỉ cú độ chớnh xỏc ±1%, 4 đõ̀u đo súng được nối với mỏy tớnh bằng card thu thập số liệu PCI 230 và thu thập số liệu bằng phõ̀n mềm Manual.exe trờn mỏy tớnh.
Hỡnh 2.9: Phõ̀n mềm thu thập và phõn tớch số liệu tớch số liệu
Hỡnh 2.10: Giao diện phõn tớch số liệu súng súng
Hỡnh 2.11: Kết quả đo đạc số liệu chiều cao súng qua ba lõ̀n tạo súng ngẫu nhiờn Khả năng sao chộp súng một cỏch chớnh xỏc trong một chuỗi thời gian rất quan trọng Khả năng sao chộp súng một cỏch chớnh xỏc trong một chuỗi thời gian rất quan trọng cho nghiờn cứu thớ nghiệm. Để đảm bảo tớnh lặp lại của cỏc súng trong mỏng súng, thực hiện cỏc kiểm tra trước khi lắp đặt mụ hỡnh vào thớ nghiệm. Một đõ̀u đo súng được đặt một điểm cố định trong mỏng để đo chiều cao súng. Trong suốt quỏ trỡnh chạy thử, cỏc đõ̀u đo súng được hiệu chuẩn thường xuyờn để giảm thiểu sai số. Tiến hành 3 lõ̀n kiểm
53
tra giống nhau với súng đều và súng ngẫu nhiờn. Đối với trường hợp súng đều, chiều cao trung bỡnh được xỏc định Hi =0.11m và TP=1s; trong khi đú súng ngẫu nhiờn sử dụng phổ Jonswap với γ = 3.3, HS=0.11m và Tp=1.2s. Kết quả thu được qua 3 lõ̀n kiểm tra đối với súng ngẫu nhiờn như Hỡnh 2.11, phổ súng của 3 lõ̀n kiểm tra Hỡnh 2.12.
Hỡnh 2.12: Phổ súng qua 3 lõ̀n kiềm tra kiềm tra
Hỡnh 2.13: Giỏ trị Hs với thời gian tạo súng khỏc nhau khỏc nhau
Đối với súng thường xuyờn, phộp đo Hi và Tp cho thấy sai số điển hỡnh dưới 1.5% và 0.1% tương ứng. Đối với súng khụng đều, sai số của cỏc thụng số từ ba lõ̀n kiểm tra lặp lại giống hệt nhau ớt hơn 1%. Cỏc thụng số được đưa vào phõ̀n mềm giống nhau và được sao chộp qua cỏc phộp thử là giống nhau. Sự sai khỏc giữa cỏc lõ̀n kiểm tra cú thể do dao động của đõ̀u đo súng trờn giỏ đo.
Bảng 2.5: Số liệu kiểm định đõ̀u đo súng 1
Để đảm bảo chiều cao súng đo được khụng phụ thuộc vào chiều dài mẫu (cú nghĩa là số lượng con súng do mỏy tạo súng phỏt ra). Để kiểm tra tớnh nhất quỏn của mỏy tạo súng,
54
bốn nhúm lõ̀n thử nghiệm được thực hiện với cỏc Hm0 và Tp khỏc nhau. Mỗi nhúm cú ba bài kiểm tra cú giỏ trị G và fp tương tự đõ̀u vào đưa vào phõ̀n mềm, nhưng thời gian chạy khỏc nhau, tức là 128s, 256s, 512s (mỏy tạo súng chạy trờn cơ sở 2n, trong đú n=1, 2, 3…,) để tạo hoàn chỉnh phổ súng JONSWAP). Số lượng súng tạo ra trong mỏng tăng lờn khi thời gian chạy tăng lờn được quy định cho một lõ̀n kiểm tra cụ thể. Hỡnh 2.13 hiển thị ảnh hưởng của thời gian chạy đối với Hs và Tp thay đổi 0.85s đến 1.4s. Sự thay đổi của Hs đối với thời gian vận hành là khỏ nhỏ và cú độ lệch trung bỡnh nhỏ hơn 2,3%. Túm lại súng tạo ra được hiệu chuẩn và duy trỡ mức độ lặp lại và tớnh nhất quỏn cao khi hoạt động.
2.5.1.4 Hệ thống thu thập số liệu
Bảng 2.6: Thụng số kỹ thuật PicoLog 1000 Series
Thụng số kỹ thuật
Mụ đem PicoLog 1012
Đõ̀u vào tương tự 12
Độ phõn giải 10 bits
Tỷ lệ lấy mẫu tối đa: PicoScope PicoLog PicoSDK (chế độ chặn) PicoSDK (phỏt trực tuyến)
1 MS/s; 1 kS/s; 1 MS/s; 100 kS/s
PicoScope (PicoSDK chế độ chặn) tỷ lệ lấy mẫu tối đa 100 kS/s: tỷ lệ lấy mẫu thấp: PicoLog (PicoSDK chế đụ phỏt trực tuyến): 8000 mẫu 1 triệu mẫu Lưu trữ trờn mỏy tớnh Băng thụng tương tự (–3 dB) DC đến 70 kHz
Kiểu đõ̀u vào đơn cực
Dải điện ỏp vào 0 đến +2.5 V
Bảo vệ quỏ ỏp ±30 V nối đất
Ghộp nối đõ̀u vào DC
Trởi khỏng đõ̀u vào 1 MΩ
Điện ỏp cấp cho cảm biển 2.5 V @ 10 mA, giới hạn dòng điện
Phõ̀n mềm PicoLog, PicoScope and
PicoSDK
Phụ kiện kốm theo Cỏp USB 2.0, hướng dẫn dử dụng nhanh
Giao diện với mỏy tớnh USB 2.0 tốc độ cao
Bộ thu số liệu sử dụng trong thử nghiệm là bộ thu số liệu PicoLog 1000 Series và PicoScopeđ 2000 Series, hóng Pico của Anh và kết nối với mỏy tớnh thu thập số liệu.
55
a. PicoLog 1000 Series b. PicoLog 1000 Series to PC Hỡnh 2.14: Thiết bị thu số liệu PicoLog 1000 Series.