ВЗАЄМОДІЯ ПОВЕРХНЕВОЇ ПООДИНОКОЇ ХВИЛІ ІЗ ЗАНУРЕНИМ ТА НАПІВЗАНУРЕНИМ ХВИЛЕГАСНИКАМИ
DOI:
https://doi.org/10.31471/2304-7399-2022-17(64)-118-132Ключові слова:
солітонна хвиля, напівзанурена навісна стінка, підводний вертикальний бар’єр, коефіцієнти відбиття та проходження, лабораторний експеримент.Анотація
Експериментально досліджена взаємодія поверхневої солітонної хвилі з напівзануреною висячою стінкою та підводним бар’єром. В експериментах змінювалися амплітуда падаючої хвилі, осадка напівзануреної стінки та висота підводного бар’єру. Ці дослідження були спрямовані на визначення найбільш ефективних конфігурацій берегозахисних споруд з точки зору коефіцієнтів відбиття та проходження хвилі. Отримано, що при набіганні солітонної хвилі на навісну стінку відбитий солітон утворюється з накату падаючої хвилі на споруду, а прохідний солітон формується після проходження рідини крізь зазор між дном і низом стінки. Характер взаємодії солітонної хвилі із зануреним бар'єром залежить від відношення амплітуди падаючої хвилі до товщини стовпа води над перешкодою. Коли значення цього параметру менше за критичне, що становить приблизно 1, падаюча хвиля м’яко поділяється на відбитий і прохідний солітони. Інакше, переміщення хвилі супроводжується інтенсивними хаотичними коливаннями вільної поверхні в околі споруди. Отримані з експериментів оцінки коефіцієнтів відбиття та проходження хвилі показують, що тонкі вертикальні бар’єри є достатньо ефективними в якості хвилегасників, а цільовий захист берегу може бути досягнутий за рахунок найкращого вибору осадки непроникної частини навісної стінки або висоти зануреної перешкоди. Виявлено, що навісна стінка, яка виступає за поверхню води, більш ефективно гасить енергію солітонних хвиль, ніж встановлений на дно підводний бар’єр. Вона може розсіювати до 60% енергії падаючої хвилі, тоді як повністю занурена споруда – до 20%.
Посилання
Wu Y.-T. Propagation of solitary wave soverdouble submerged barriers /Y.-T. Wu, S.-C. Hsiao // Water. – 2017. – Vol. 9, Issue 12. – P. 917-17.
Pelinovsky E. Solitary wave transformation on the underwater step: Asymptotic theory and numerical experiments / E. Pelinovsky, B. H. Choi, T. Talipova, S. D. Woo, D. C. Kim // Applied Mathematics and Computa-tion. – 2010. – Vol. 217, Issue 4. – P. 1704-1718.
Liu P.L.-F. A numerical study of the evolution of a solitary wave over a shelf / P. L.-F. Liu, Y. Cheng // Physics of Fluids. – 2001. – Vol. 13, Is-sue 6. – P. 1660-1667.
Lu J. Numerical study of solitary wave fission over an underwater step /J. Lu, X. Yu // Journal of Hydrodynamics. – 2008. – Vol. 20, Issue 3. – P. 398-402.
LinP. A numerical study of solitary wave interaction with rectangular obstacles / P. Lin // Coastal Engineering. – 2004. – Vol. 51, Issue1. – P. 35-51.
Chang K.-A. Vortex generation and evolution in water waves propagating over a submerged rectangular obstacle. Part 1. Solitary waves / K.-A. Chang, T.-J. Hsu, P. L.-F. Liu// Coastal Engineering. – 2001. – Vol. 44, Issue 1. – P. 13-36.
Fridman A.M. Tsunami wave suppression using submarine barriers / A.M. Fridman, L.S. Alperovich, L. Shemer, et al. // Physics. – 2010. – Vol. 53, Issue 8. – P. 809-816
Wang J. Numerical study on interaction of a solitary wave with the submerged obstacle /J. Wang, G. He, R. You, P. Liu // Ocean Engineering. – 2018. –Vol. 158. – P. 1-14.
Lin C. Vortex shedding induced by a solitary wave propagating over a submerged vertical plate / C. Lin, T.-C. Ho, S.-C. Chang // International Journal of Heat and Fluid Flow. – 2005. – Vol. 26, Issue 6. – P. 894-904.
Lin C. Characteristics of vortex shedding process induced by a solitary wave propagating over a submerged obstacle / C. Lin, T.-C. Ho, S.-C. Hsieh, K.-A. Chang // Proceedings of OMAE 2006 25th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering June 4-9, 2006, Hamburg, Germany.
Chang C.-H. Numerical simulations and experimental visualization soft-hevortex characteristics fora solitary wave interacting with a bottom-mounted vertical plate / C.-H. Chang, C. Lin, K.-H. Wang, J. M. Jaf // Journal of Hydro-Environment Research. – 2018. – Vol. 19. – P. 88-102.
Liu P. L.-F. Solitary wave runup and force on a vertical barrier /P. L.-F. Liu, K. AL-Banaa // Journal of Fluid Mechanics. – 2004. – Vol. 505. – P. 225-233.
Shao S. SPH simulation of solitary wave interaction with a curtain-type breakwater / S. Shao //Journal of Hydraulic Research. – 2005. –Vol. 43, Is-sue 4. – P. 366-375.
Ketabdari M. J.WCSPH simulation of solitary wave interaction with a curtain-type breakwater / M. J. Ketabdaria, N. Kamania, M. H. Moghaddam // AIP Conference Proceedings. –1648, 2015.
Monaghan J.J. Scott Russell’s wave generator / J.J. Monaghan, A. Kos // Physics of Fluids. –2000. – Vol.12. – P.622-630.
Городецький О.В.Генерація, розповсюдження та накат відокремлених хвиль на берегові схили /О. В. Городецький, А. С. Котельнікова, В. І. Нікішов, В. В. Олексюк. та ін. // Прикладна гідромеханіка. – 2010. – Том 12 (84), №1. – С.40-47.
Hammack J.L. The Korteweg-de Vries equation and water waves. Part 2. Comparison with experiments / J.L.Hammack, H. Segur // Journal of Fluid Mechanics. – 1974. – Vol. 65. – P. 289-314.
Huang C.-J. On the interaction of a solitary wave and a submerged dike / C.-J. Huang, C.-M. Dong // Coastal Engineering. – 2001. – Vol. 43. – P. 265-286.
Nejadkazem O. Non-propagating waves and behavior of curtainwall-pile breakwaters / O. Nejadkazem, M. Gharabaghi, A. Reza // Journal of the Persian Gulf (Marine Science). – 2012. – Vol. 3, Issue 7. – P. 11-26.
Котельнікова А. С. Взаємодія поверхневих поодиноких хвиль з підводними перешкодами /А. С. Котельнікова, В. І. Нікішов, С. М. Срібнюк // Доповіді НАНУ.– 2012. – №7. – С.54-59.
