Бобков С.А., студент V курса; Негодяев С.С., старший преподаватедль; Ткаченко Б.К., , к.ф.-м.н.
Московский физико-технический институт
При набегании волн на берег происходит их опрокидывание и возможен гидравлический удар при взаимодействии с преградой. Сила возможного удара о преграду является весьма существенным показателем и, поэтому, оценкам этой величины посвящены разделы в монографиях по океанологии и физике моря. В монографии Шулейкина приводятся данные о зарегистрированных значениях силы удара волн и, как следствие таких ударов, высота подъема всплесков (брызг) на высоту 43 метра. Такая высота примерно соответствует скорости взаимодействия волны (струи) около 30 м/сек. Характерная скорость волн на мелководье в может быть оценена, как фазовая скорость волн одномерных длинных волн (длина сопоставима с глубиной) прибрежной зоне. Если взять характерную глубину прибрежной зоны 10м, то получим фазовую скорость волны около 10 м/с. Ясно, что выбегание таких волн на мелководье и на берег на дает значений, близких к зарегистрированным, даже если учитывать при взаимодействии высоту волн.
Механизм формирования потока воды с увеличенной скоростью на гребнях волн, определяющих наиболее сильный удар (помимо гидравлического тарана) может быть связан с разворотом (отражением) набегающего на волну потока воды перед ней. Механизм разворота, в принципе, аналогичен рассмотрению всплеска. Такое рассуждение проще всего проводить в системе координат, связанной с гребнем набегающей на берег волны.
На рисунке приведена две фотографии всплесков в процессе взаимодействия слоя воды с внезапно приведенным в движение поршнем.
Характерные скорости всплесков примерно вдвое превышают скорость поршня для условий опыта.
В случае обрушения волн в прибрежной зоне картина сложнее, но качественные особенности сохраняются.
На лабораторной установке и в натурных условиях c помощью видео средств и датчиков получены количественные и качественные результаты, характеризующие возможные скорости всплесков и условия их возникновения. Приводятся также результаты моделирования рассматриваемых процессов с использованием прикладного пакета Flow Vision.
Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант №99-05-65424.
