Laborpraktikum Diffraktion : Versuchsdurchführung und Ergebniserfassung

Transkript

1 LEICHTWEIß-INSTITUT FÜR WASSERBAU Abteilung Hydromechani und Küsteningenieurwesen Professor Dr.-Ing. Hocine Oumeraci Laborpratium Diffration : Datum: Gruppen-Nr: Studenten/innen: Lfd. Nr. Vorname Name Matriel-Nr Anerannt am: Nicht am: anerannt Unterschrift: Stand:

2 Wichtige Hinweise zur Durchführung der Versuche Für die Versuchsdurchführung ist es sinnvoll jedem Gruppenmitglied eine Teilaufgabe zuzuordnen. Nach einer gewissen Zeit sollten die Aufgaben getauscht werden, damit möglichst jedes Gruppenmitglied alle Teilaufgaben mindestens einmal durchgeführt hat. Nach jeder Störung der Wasseroberfläche durch einen Umbau, eine Welle o. a. muss solange gewartet werden bis sich der Wasserspiegel wieder beruhigt hat und glatt ist. Dies ann bis zu zehn Minuten dauern. Nutzen Sie diese Zeit möglichst sinnvoll. Erzeugung von regelmäßigen Wellen im Wellenbecen Grundsätzlich sollen bei allen Versuchen die gleichen Wellen erzeugt werden. Dafür brauchen die einmal festgelegten Einstellungen bezüglich der Wassertiefe, welche 0,15 m beträgt, und Geschwindigeit der Wellenmaschine im Weiteren nicht mehr verändert zu werden. Die auf dem Eletromotor befindliche Marierung ist auf ca. 2 cm vom Nullpunt der Sala entfernt einzustellen. Somit wird die für die Versuche erforderliche Geschwindigeit der Wellenmaschine erreicht. Versuchsaufbau In der Mitte des Wellenbecens wird mit den bereitgestellten Steinen ein Wellenbrecher mit einer mittig angeordneten Öffnung hergestellt. Zwischen den Steinen und dem Becenboden werden Gummimatten eingelegt um ein Zerratzen des Bodens und damit eine Zerstörung des Lacs zu verhindern. 2

3 Wellenmaschine Punt für ungestörte Referenzmessung B Wellenbrecher Pos. 1 3,2 m WP 1 WP 2 WP 3 WP 4 Y Pos. 2 Abb. 1: Positionen der Wellenpegel im Wellenbecen X Versuchsdurchführung Zur Ermittlung der Welleneingangsparameter wird eine Referenzmessung durchgeführt. Hierzu wird zu Beginn der Versuche ein Pegel im unbeeinflussten Bereich vor der Öffnung positioniert (siehe Abbildung) und die Wellenhöhe, -periode und -länge gemessen bzw. bestimmt. Aus den Ergebnissen der Referenzmessung sind 3 Öffnungsbreiten B des Wellenbrechers zu bestimmen. Hinter dem Wellenbrecher sind mittels 4 Wellenpegeln an einer Messbrüce nacheinander Wasserstandsmessungen in zwei verschiedenen Abständen zum Wellenbrecher, Position 1 und 2, durchzuführen. Die genaue Position der Messbrüce selbst und der daran installierten Pegel sind aus Tab. 1 zu entnehmen. Tab. 1: Positionen der Wellenpegel WP1 WP2 WP3 WP4 x-pos. y-pos. x-pos. y-pos. x-pos. y-pos. x-pos. y-pos. Position 1 3,45 2,40 2,85 2,40 1,65 2,40 1,05 2,40 Position 2 3,45 1,20 2,85 1,20 1,65 1,20 1,05 1,20 3

4 Die nun gemessenen Wellenhöhen sollen mit den berechneten Wellenhöhen aus beannten Diffrationsnomogrammen verglichen werden. Dabei wird mittels der Wellenlänge L über das Verhältnis B/L das zu verwendende Diffrationsnomogramm aus dem Shore Protection Manual (siehe Anhang) ausgewählt werden. Innerhalb dieses Nomogrammes ann man über die dimensionslosen Parameter x/l und y/l den Diffrationsoeffizienten ermitteln. Hinweis: Die Wellenhöhe ann über die Wellenanalyse-Funtion von L~Davis ermittelt werden. 4

5 Referenzmessung Tab. 2: Werte aus Referenzmessung Tm [s] T1/3 [s] L Welche Wellenhöhe halten Sie für die Bestimmung der Diffrationsoeffizienten für maßgebend? Begründen Sie urz Ihre Entscheidung: 5

6 Versuch 1 Öffnungsbreite 1: Gewählte Öffnungsbreite: 1.1 Bitte füllen Sie die Tabellen mit den von Ihnen gemessenen und ermittelten Werten aus. Erläutern Sie auch, wie Sie die entsprechenden Werte ermitteln. Tab. 3: Werte aus L~Davis WP1 WP2 WP3 WP4 Position 1 Position 2 Tab. 4: Ermittelte Werte aus Diffrationsnomogramm B/L = Position 1 Position 2 WP1 x/l y/l H WP2 x/l y/l H B/L = Position 1 Position 2 WP3 x/l y/l H WP4 x/l y/l H 6

7 1.2 Vergleichen Sie die Wellenhöhen aus den Messungen mit den berechneten Werten und erläutern Sie eventuelle Abweichungen! 7

8 Versuch 2 Öffnungsbreite 2: Gewählte Öffnungsbreite: 2.1 Bitte füllen Sie die Tabellen mit den von Ihnen gemessenen und ermittelten Werten aus. Erläutern Sie auch, wie Sie die entsprechenden Werte ermitteln. Tab.5: Werte aus L~Davis WP1 WP2 WP3 WP4 Position 1 Position 2 Tab. 6: Ermittelte Werte aus Diffrationsnomogramm B/L = Position 1 Position 2 WP1 x/l y/l H WP2 x/l y/l H B/L = Position 1 Position 2 WP3 x/l y/l H WP4 x/l y/l H 8

9 2.2 Vergleichen Sie die Wellenhöhen aus den Messungen mit den berechneten Werten und erläutern Sie eventuelle Abweichungen! 9

10 Versuch 3 Öffnungsbreite 3: Gewählte Öffnungsbreite: 3.1 Bitte füllen Sie die Tabellen mit den von Ihnen gemessenen und ermittelten Werten aus. Erläutern Sie auch, wie Sie die entsprechenden Werte ermitteln. Tab. 7: Werte aus L~Davis WP1 WP2 WP3 WP4 Position 1 Position 2 Tab. 8: Ermittelte Werte aus Diffrationsnomogramm B/L = Position 1 Position 2 WP1 x/l y/l H WP2 x/l y/l H B/L = Position 1 Position 2 WP3 x/l y/l H WP4 x/l y/l H 10

11 3.2 Vergleichen Sie die Wellenhöhen aus den Messungen mit den berechneten Werten und erläutern Sie eventuelle Abweichungen! 11

12 3.3 Sizzieren und beschriften Sie die Wellenämme hinter dem Wellenbrecher für einen ausgewählten Versuch. Beschriften Sie Ihre Zeichnung. 12

13 3.4 Fassen Sie die Ergebnisse aller drei Teilversuche zusammen und vergleichen Sie die Ergebnisse der drei Geometrien. 13

14 Verbesserungsvorschläge, Anmerungen, Kriti Zum Schluss möchten wir Sie um Rücmeldung zu dem Laborpratium bitten, um die Lehre an der TU Braunschweig noch weiter zu verbessern. Haben Sie Kommentare, Anmerungen oder Verbesserungsvorschläge für ünftige Laborpratia? Unten haben Sie Gelegenheit dies aufzuschreiben. 14

15 Anhang A Ausgewählte Diffrationsnomogramme 15

16 16

17 17

18 18

19 19

20 20

21 21