Теоретико-экспериментальные исследования волнового поля вблизи судна на мелководье
##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Аннотация
Судно, плавающее без хода на мелководной рейдовой стоянке, находится под воздействием волнения, набегающего под произвольным углом со стороны открытого моря. Набегающее и дифрагированное волнение создают вокруг судна зону трансформации, где волнение становится трехмерным. Размеры этой зоны, характер и высота волн в ней определяют безопасность эксплуатации вспомогательных судов. В последние годы большинство решений волновых задач посвящены оценке влияния волн на шельфовые сооружения. Для оценки достоверности характеристики волнения, рассчитанные по различным теориям, сравниваются с экспериментами. Однако характеристики волн вокруг шельфовых сооружений сложно сопоставить с волнением вокруг тел судоподобной формы. В экспериментах с моделями судов изучается воздействие волн на судно, но трансформация самого волнения вокруг судна не исследуется. Поэтому сравнение характеристик волнового поля, определенных расчетным и экспериментальным путем, является актуальной задачей. В представленной работе описано экспериментальное исследование в опытовом бассейне амплитуд трансформированных волн, возникающих вокруг модели судна при дифракции на ней набегающего волнения. Распределение амплитуд волнения в заданных точках определялось с помощью специально спроектированной и изготовленной для этой цели установки. Выполнено сравнение экспериментальных данных с результатами расчетов по линейной и нелинейной теориям. Сделаны выводы об удовлетворительном совпадении результатов экспериментов с теоретическими данными, а также о том, что расчеты по нелинейной теории во всех случаях определяют максимальные значения волновых амплитуд.
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Литература
2. Manual on oil pollution – Section IV: Combating oil spills (2005). International Maritime Organization, 212.
3. Isobe, M. (2013). Evolution of basic equations for nearshore wave field. Proceedings of the Japan Academy, Series B, 89(1), 34-50. doi:https://doi.org/10.2183/pjab.89.34
4. Abbasov, I.B. (2014). Trekhmernoe modelirovanie nakata neliney-nyh poverhnostnyh gravitatsionnyh voln na beregovie sklony [Tree–dimensional modelling of uprush of nonlinear surface gra-vity waves onto shore line]. Zh. vychisl. matem. i matem. fiziki, 54 (5), 871-886 [in Russian].
5. Zhu, S.-P., Mitchell, L. (2009). Diffraction of ocean waves around a hollow cylindrical shell structure. Wave Motion, 46 (1), 78-88. doi: https://doi.org/10.1016/j.wavemoti. 2008.09.001
6. Zhu, S.-P., Mitchell, L. (2010). Combined diffraction and radiation of ocean waves around an OWC device. Journal of Applied Mathematics and Computing, 36 (1-2), 401-416. doi: https://doi. org/10.1007/s12190–010–0410–y
7. Wang, C.Z., Mitra, S., Khoo, B.C. (2011). Second-order wave radiation by multiple cylinders in time domain through the finite element method. Ocean Systems Engineering, 1 (4), 317-336. doi: https://doi.org/10.12989/ose.2011.1.4.317
8. Bai, W., Teng, B. (2013). Simulation of second-order wave interac-tion with fixed and floating structures in time domain. Ocean En-gineering, 74, 168-177. doi: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng. 2013.07.014
9. Aggarwal, A., Chella, M. A., Kamath, A., Bihs, H., Arntsen, Ø.A. (2016). Irregular Wave Forces on a Large Vertical Circular Cylin-der. Energy Procedia, 94, 504-516. doi: https://doi.org/10.1016/ j.egypro.2016.09.223
10. Zhong, Z., Wang, K.H. (2009). Modeling fully nonlinear shal-lowwater waves and their interactions with cylindrical structures. Computers & Fluids, 38 (5), 1018-1025. doi: https://doi.org/ 10.1016/j.compfluid.2008.01.032
11. Goren, O., Calisal, S.M. (2011). Second-order wave diffraction by horizontal rectangular barriers. Canadian Journal of Civil Engi-neering, 38 (5), 546-555. doi: https://doi.org/10.1139/l11-027
12. Song, J., So, S.–H., Lim, H.–C. (2016). Dynamic characteristics between waves and a floating cylindrical body connected to a ten-sion-leg mooring cable placed in a simulated offshore environ-ment. International Journal of Naval Architecture and Ocean En-gineering, 8 (4), 375–385. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijnaoe. 2016.05.003
13. Sulisz, W. (2013). Reflection and transmission of nonlinear water waves at a semi–submerged dock. Archives of Mechanics, 65 (3), 237-260.
14. Boroday, I.K. (Ed.) (2013). Morekhodnost’ sudov i sredstv okeano-tekhniki. Metody otsenki [Seakeeping of vessels and ocean crafts. Methods of estimation]. Sankt-Peterburg, 256 [in Russian].
15. Kostrov, I.S. (2009). Gidrodinamika prodol’noy kachki sudna, dvizhuschegosya na znachitel’nom melkovod’e [Hydrodynamic of longitudinal motions of the vessel running in significant shallow water]. Visnyk Odeskoho natsionalnoho morskoho universytetu, 27, 49-59 [in Russian].
16. Semenova, V.Yu., Aunh, T.H. (2011). O vliyanii melkovod’ya na znacheniya prisoedinennyh mass i koeffitsientov dempfirovaniya sudna [Concerning shallow water influence on value of added masses and damping coefficients of a vessel]. Morskie intellek-tual’nie tekhnologii, 1, 10-14 [in Russian].
17. Semenova, V.Yu., Tu S.-H. (2012). Opredelenie nelineynyh sil vtorogo poryadka, voznikayuschih pri poperechnoy kachke kontura na tikhoy vode v usloviyah melkovod’ya [Definition of the nonlin-ear second order forces arisen at transverse frame contour mo-tions at shallow still water]. Morskie intellektual’nie tekhnologii, 2, 22-26 [in Russian].
18. Essen, S., Scharnke, J., Bunnik, T., Düz, B., Bandringa, H., Hallmann, R., Helder, J. (2020). Linking Experimental and Nu-merical Wave Modelling. J. Mar. Sci. Eng., 8, 198.
19. Egorov, G.V., Tonyuk, V.I., Demidyuk, A.V. (2019). Features of the CV03 concept of floating transshipment complex with open cargo hold. Proc. 18th Int. Con. of IMAM, 338-345.
20. Efremova, N., Nilva, A., Kotovskaya, N., Dryha, M. (2017). Deter-mining the characteristics of diffracted waves of small amplitude around a vessel in shallow water. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (5 (86)), 59-67. doi: https://doi.org/ 10.15587/1729-4061.2017.99312
21. Efremova, N., Nilva, A., Kotovskaya, N., Dryha, M. (2019). Deter-mining the characteristics of diffracted waves of finite amplitude around a vessel in shallow water. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (5 (100)), 39-48. doi: https://doi.org/ 10.15587/1729-4061.2019.173909
22. Efremova, N.V. (1998). Eksperimental’noe issledovanie difragiro-vannoho volnovoho polya vblizi sudna na melkovod’e [Experimen-tal investigation of diffracted wave field around a vessel in shallow water]. Visnyk Odeskoho derzhavnoho morskoho universytetu, 1, 86-89 [in Russian].
23. Efremova, N.V. (2001). Opredelenie parametrov kachki maloho sudna pri podhode k sudnu-partneru na reydovoy stoyanke [Defi-nition of motions parameters of a small craft that approaches to a partner vessel at the road anchorage]. Dis. … kand. tekhn. nauk, Odessa, 173 [in Russian].