Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

Пространственное моделирование рефракции нелинейных поверхностных волн

Аббасов И.Б.
Изучение влияния поверхностных волн на береговые сооружения остается актуальным, особенно для мелководных районов Мирового океана. Этот вопрос в первую очередь связан с явлением рефракции поверхностных волн. Задача рефракции поверхностных волн в линейном приближении была рассмотрена в работах [1,2]. В работе [3] были рассмотрены вопросы трехмерного моделирования рефракции поверхностных волн на береговых образованиях различной конфигураций. Однако линейные модели описывают эти явления не в полном объеме, а определяют основные тенденции данных явлений. По процессов необходим учет нелинейных факторов. Данная задача может играть немаловажную роль при моделировании экосистем прибрежных акваторий.

Данная работа посвящена исследованию и моделированию рефракции нелинейных поверхностных гравитационных волн в условиях залива. Рассмотрим волновые процессы, происходящие при распространении нелинейных гравитационных поверхностных волн по заливу. В нашем случае в качестве модели воспользуемся гидрологическими условиями Таганрогского залива Азовского моря. Средняя глубина Таганрогского залива не превышает 5 м [4], в качестве поверхностных волн рассматриваются волны зыби, т.е. влияние ветра не учитывается.

Как известно выражение для скорости распространения поверхностной волны выведено при условии постоянства глубины мелководья. Но если в пределах одной длины волны глубина меняется лишь на её долю, то соответствующее выражение является вполне приемлемым для медленно изменяющихся глубин. При распространении гравитационной волны до береговой черты происходит постепенное уменьшение длины волны, и в конце она обрушивается. Необходимо отметить, что уменьшение длины поверхностной волны при подходе к берегу приводит к искривлению фронта волны, а это в свою очередь приведет к рефракции.

Для слежения за искажениями профиля нелинейной поверхностной гравитационной волны при распространении по заливу, методом последовательных приближений было получено выражение для горизонтальной скорости частиц среды. Эти искажения связаны с появлением высших гармоник в спектре исходной волны.

Для трехмерного моделирования рефракции нелинейной поверхностной гравитационной волны на береговых образованиях создадим трехмерную модель берегового выступа в виде бухты. Данная модель представлена на рис.1, бухта при этом имеет размеры 1000 х1000х 5 м. Глубина по осям x и y также медленно уменьшается от 5 м до нуля, крутизна склона не превышает значения 0,010.

На рис.2 приведена трехмерная модель рефракции нелинейной поверхностной гравитационной волны в бухте. Для расчетов поверхность бухты разбита на сетку с шагом 5 м по осям x и y. Волновой вектор направлен под углом 450 к оси x. С приближением к мысу фронт нелинейной поверхностной волны начинает искривляться и стремится стать нормальным к береговой линии.

По направлению оси x с уменьшением длины волны наблюдается искажение профиля, и волна становится все круче.

Литература

  1. Крылов А.Н. К теории рефракции морских волн. Труды ГОИН, 1950. вып.16, С. 95.
  2. Шулейкин В.В. Физика моря. М. Наука, 1968. 587с.
  3. Аббасов И.Б. Пространственное моделирование  волновых  явлений  на  поверхности  залива//Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественная серия. 2001. № 4. С.56-57.
  4. Мамыкина В.А., Хрусталев Ю.П. Береговая зона Азовского моря. Ростов н/Д., 1980. 176 с.

Библиографическая ссылка

Аббасов И.Б. Пространственное моделирование рефракции нелинейных поверхностных волн // Успехи современного естествознания. – 2003. – № 11. – С. 95-96;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=15314 (дата обращения: 20.09.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074