Experimental Investigation of Beach Efficiency for Regular Waves
Master thesis
Date
2019Metadata
Show full item recordCollections
- Institutt for marin teknikk [3473]
Abstract
Et kontrollert og veldefinert miljø er viktig for å få plitelige resultater i modellforsøk.Bølgeabsorbering er derfor en viktig, men også ofte glemt del av eksperimenter.Hensikten med denne studien er å øke forståelsen av bølgerefleksjon forstrender i bølgetanker og samle data for optimering av bølgeabsorbsjonsstrender.Tre eksperimenter ble gjennomført under denne studien: et sammenligningseksperimentav en ikke-perforert strand og en strand med 7.07 % perforering; et mer omfattendeeksperiment for den perforerte stranden og et eksperiment med endeligvanndyp. Eksperiment en og to ble utført i Ladertanken og det tredje i den lilleslepetanken, begge på IMT, Tyholt.
I det første eksperimentet ble tre forskjellige strandhøyder testet for begge strendene.Bølgeperiodene varierte fra 0.85 s til 1.71 s for tre forskjellige steilheter. Resultateneviste at den perforerte stranden var mer effektiv enn den ikke-perforertestranden for alle strandhøydene, med gjennomsnittlig 52.4 % lavere refleksjonskoeffisient.Forskjellen var større for den høyeste strandposisjonen (109 %) ogmindre for den lave strandposisjonen (1.7 %).
Under eksperiment nummer to ble den perforerte stranden testet i fem strandhøydermed bølgeperioder fra 0.57 s til 1.71 s. Refleksjonskoeffisientene ble utregnet vedhjelp av to forskjellige metoder. Metodene korrelerte godt for bølgelengdene somble vektlagt, altså for bølger lengre enn stranden på 1.8 m (T > 1.07 s). Effekten avstranden minket for økende bølgelengder over 1.8 m for alle strandhøydene. Fordisse bølgene var effektiviteten til stranden strengt økende for lavere strandhøyderog steilere bølger. Den gjennomsnittlige refleksjonskoeffisienten ble redusert 46 % ved å senke stranden 50 mm og refleksjonskoeffisienten var i alt 25 % lavere forde steileste bølgene sammenlignet med de minst steile bølgene.
I eksperiment tre ble bølgeperioder fra 0.57 s til 2.14 s brukt og vanndypet omtrenthalvparten av det i eksperiment en og to. De kvantitative resultatene i dette eksperimentetkan ikke sammenlignes direkte med eksperiment to, men lignende resultaterble funnet for forhold med endelig vanndyp. Observasjoner viser at refleksjonskoeffisientenøker med økende bølgelengde og at stranden er mer effektiv forbølgene med høyest steilhet, spesielt for de lengre bølgene. Likevel varierer refleksjonskoeffisientenmer under disse forholdene sammenlignet med resultatene idypt vann, og repeterende mønstre er observert, noe som muligens skyldes parasittbølger. A controlled and well-defined environment is important for reliable results in modeltesting. Wave absorption is, therefore, an important but often forgotten part of experiments.The aim of this study is to increase the understanding of wave reflectionfrom beaches in wave tanks and collect data for optimization of wave absorptionbeaches.
Three experiments were conducted in this study: a comparison experiment of anon-perforated parabolic beach and a similar beach with 7.07 % perforation; amore comprehensive experiment of the perforated beach and an experiment in finitewater conditions. Experiments one and two were done in the Lader WaveLaboratory and the third was done in the small towing tank, both at IMT, Tyholt.In the first experiment three beach heights were tested for both beaches; surfacepiercing beach, beach tangential to waterline and submerged beach. Wave periodsvaried between 0.85 s and 1.71 s for three different steepnesses. Results showedthat the perforated beach was more efficient than the non-perforated beach for allbeach heights with a 52.4 % lower mean reflection coefficient. The differencewas larger for the highest beach position (109 %) and smaller for the lower beachposition (1.7 %).
In the first experiment, three beach heights were tested for both beaches: a surfacepiercing beach; a beach tangential to the waterline and a submerged beach. Waveperiods varied between 0.85 s and 1.71 s for three different steepnesses. Resultsshowed that the perforated beach was more efficient than the non-perforated beach for all beach heights with a 52.4 % lower mean reflection coefficient. The differencewas larger for the highest beach position (109 %) and smaller for the lowerbeach position (1.7 %).
In experiment number three, wave periods ranged from 0.57 s to 2.14 s and the waterdepth was close to halved relative to that of experiments one and two. The resultsin experiment three cannot be quantitatively compared directly to experimenttwo, but similar results for finite water conditions were observed. Observationsshow that the reflection coefficient is increasing with increased wavelength, andthe beach is most efficient for the steepest waves, especially for the longer waves.However, the reflection coefficients deviated more compared to deep water conditions,and a repeated pattern was observed, which might be caused by parasiticwaves.