Active Control of A Piston-Type Absorbing Wavemaker with Fully Reflective Structure

  • PDF / 2,486,691 Bytes
  • 8 Pages / 595 x 842 pts (A4) Page_size
  • 12 Downloads / 138 Views

DOWNLOAD

REPORT


rol of A Piston-Type Absorbing Wavemaker with Fully Reflective Structure Saeed MAHJOURIa, Rasoul SHABANIa, *, Ghader REZAZADEHa, b, Peyman BADIEIc a Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Urmia University, Urmia, Iran b South Ural state University, Chelyabinsk, Russian Federation c Department of Civil Engineering, Tehran University, Tehran, Iran

Received February 19, 2020; revised May 23, 2020; accepted June 30, 2020 ©2020 Chinese Ocean Engineering Society and Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature Abstract Multiple reflections of the waves between structure and wavemaker in hydraulic flumes could change the frequency content  of  the  desired  incident  wave  or  result  in  resonance.  A  prominent  approach  to  avoid  multiple  reflections  is active control of the wavemaker. This paper proposes a simple and practical active control algorithm for piston-type wavemaker. The block diagram of the control system is presented in real time domain. It is shown that there is no need to use any transfer function or filter in the feedback and feed forward loops and the use of constant gains can yield acceptable results. In the operating frequency range (0.25−2 Hz), it is revealed that the proposed system is very effective  at  suppressing  the  excitation  of  resonant  sloshing  for  regular  wave.  In  the  case  of  irregular  waves,  it  is depicted  that  the  experimental  waves  agree  quite  well  with  the  desired  wave  elevation  in  frequency  domain.  In addition, comparison of the results obtained both with and without absorption discloses the good characteristics in time domain. Key words: wave flume, piston-type wavemaker, active absorption, mathematical modeling, reflective waves Citation: Mahjouri, S., Shabani, R., Rezazadeh, G., Badiei, P., 2020. Active control of a piston-type absorbing wavemaker with fully reflective structure. China Ocean Eng., 34(5): 730–737, doi: https://doi.org/10.1007/s13344-020-0066-9

1 Introduction To investigate the wave-structure interactions, researchers  have  developed  numerical  and  experimental  wave flumes.  In  a  numerical  wave  flume,  a  semi-infinitely  or bounded, constant depth, long channel has been considered as a  domain.  Assumed  waves  are  generated  by  an   oscillating  boundary  and  an  artificial  beach  or  porous  region  has been  considered  at  the  other  end  to  restrict  reflection (Clément, 1996). For small wave amplitudes the linear velocity  potential  theory  has  been  used  to  simulate  the  wave propagation  (Yueh  and  Chuang,  2013).  However,  in  the case  of  finite  or  large  wave  amplitudes  the  second  order Stokes  equations  (Senturk,  2011,  Khait  and  Shemer,  2019) and/or  nonlinear  Navier−Stocks  equations  have  been  used (Anbarsooz  et  al.,  2013;  Lin  and  Liu,  1999).  However,  it was  shown  that  the  different  theories  did  not  exhibit  the same level of accuracy, especially for steep and deep water waves (Saincher and Banerjee, 2015). An experimental wave flu