References

hydrophysics

Фундаментальная и прикладная гидрофизика

Fundamental and Applied Hydrophysics

2073-66732782-5221

St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences

hydrophysics-1116

Research Article

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МОРСКИХ ОБЪЕКТОВ, ОКЕАНА И АТМОСФЕРЫ

INTERACTION OF MARINE OBJECTS*, OCEAN‏ AND ‏ATMOSPHERE

Воздействие волны цунами на морские гидротехнические сооружения и береговые объекты

Tsunami wave impact on marine hydrotechnical structures and coastal objects

Дорфман

А. А.

Dorfman

А. А.

Печенин

С. А.

Pechenin

S. А.

Семенов

К. К.

Semenov

К. К.

Нуднер

И. С.

Nudner

I. S.

Максимов

В. В.

Maximov

V. V.

Высшая техническая школа ВедельГерманияFachhochschule WedelGermany

23 ГМПИ - филиал АО «31 ГПИСС»Россия23 State Marine Design Institute - Branch of «31 State Design Institute of Special Construction»Russian Federation

23 ГМПИ - филиал АО «31 ГПИСС»; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра ВеликогоРоссия23 State Marine Design Institute - Branch of «31 State Design Institute of Special Construction»; Peter the Great St. Petersburg Polytechnic UniversityRussian Federation

23 ГМПИ - филиал АО «31 ГПИСС»; Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ»Россия23 State Marine Design Institute - Branch of «31 State Design Institute of Special Construction»; Baltic State Technical UniversityRussian Federation

АО «Концерн «Океанприбор»РоссияJSC «Corporation «Oceanpribor»Russian Federation

2017

29112022

1041630

2022

Дорфман А.А., Печенин С.А., Семенов К.К., Нуднер И.С., Максимов В.В.

Dorfman А.А., Pechenin S.А., Semenov К.К., Nudner I.S., Maximov V.V.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/1116

Изложен расчетный метод, позволяющий определить основные характеристики воздействия волн цунами на морские гидротехнические сооружения и объекты, размещенные в береговой зоне. Учет различных по форме объектов делает изложенный в работе подход полезным для получения оценок при решении различных прикладных задач, в том числе для расчета критериев безопасности сооружений и объектов при планировании строительства в цунамиопасных районах. В работе представлена математическая модель, используемая для количественного описания процесса взаимодействия волн цунами с морскими сооружениями и позволяющая определить значения коэффициентов давления и силы. Дана классификация береговых и прибрежных сооружений по степени их проницаемости для водного потока, выделяющая разные типы взаимодействия волнами цунами с ними. Даны формулы и соотношения, позволяющие рассчитать величины действующей на сооружения и объекты нагрузки в зависимости от их характеристик. Представлены выражения для хорошо проницаемых объектов; указаны формулы для плохо проницаемых объектов при воздействии на них фронта потока, образованного волнами цунами, и при стадии их квазистационарного обтекания волнами цунами.

In this paper, the calculation method is described that makes it possiЫe to determine the main characteristics of tsunami waves impact on marine hydrotechnical structures and objects located in the coastal zone. Taking into account the various forms of the objects makes the approach presented in the work useful for obtaining estimates for the solution ofvarious applied proЫems including the calculating the criteria of safety of structures and objects during the planning of construction in tsunami-prone areas. The paper presents а mathematical model that is used for the quantitative describlng of the process of tsunami waves interaction with marine structures and allows to determine the values of the pressure and force coefficients. Classification of offshore and coastal structures according to the degree of their permeaЬility for the water flow is given. This classification makes it possiЫe to identify different types of tsunami waves interaction with In this paper, the calculation method is described that makes it possiЫe to determine the main characteristics of tsunami waves impact on marine hydrotechnical structures and objects located in the coastal zone. Taking into account the various forms of the objects makes the approach presented in the work useful for obtaining estimates for the solution ofvarious applied proЫems including the calculating the criteria of safety of structures and objects during the planning of construction in tsunami-prone areas. The paper presents а mathematical model that is used for the quantitative describlng of the process of tsunami waves interaction with marine structures and allows to determine the values of the pressure and force coefficients. Classification of offshore and coastal structures according to the degree of their permeaЬility for the water flow is given. This classification makes it possiЫe to identify different types of tsunami waves interaction with them. Formulas and relationships are given that allow to calculate the values of the wave loads on the structures and objects depending on their characteristics. Expressions for well-permeaЫe objects are presented. Formulas are given for poorly permeaЫe objects for the situation of the impact of the flow formed Ьу the tsunami waves and for the stage of quasistationary flow around these objects.

волны цунамиволновое воздействиенагрузкиморские гидротехнические сооружениябереговые объекты

tsunami waveswaves impactwave loadsmarine hydrotechnical structurescoastal structures

References1

Куркин А. А., Пелиновский Е. Н., Беляков В. В., Макаров В. С., Зезюлин Д В. Новые тенденции в обследовании цунами//Инженерная физика. 2016. № 5. С. 96-106.

Кihara N.,Niida У., Takabatake D.,Kaida Н.,Shibayama A.,Miyagawa У. Large-scale experiments on tsunami-induced pressure on а vertical tide wall // Coastal Engineering. 2015. V 1. 99. Р. 46---63.

Ramsden J. D. Forces on а vertical wall due to long waves, bores, and dry-bed surges // Journal ofwaterway, port, coastal, and ocean engineering. 1996. V. 122, N 3. Р. 134-141.

Wijatmiko 1., Murakami К. Tsunami bore pressures and forces acting on structure suпounded Ьу weir // Journal of Japan Society of Civil Engineers. Ser. В3 (OceanEngineering). 2011. V. 67, N. 2. Р. 1_625-1_630.

Нуднер И. С., Максимов В. В. Воздействие волн цунами на морские гидротехнические сооружения// Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2008. Т. 1, № 2. С. 45-56.

Arnason Н., PetroffC.,Yeh Н. Tsunami bore impingement onto а vertical column // Joumal ofDisaster Research. 2009. V. 4, N. 6. Р. 391-403.

Букреев В. И., Зыков В. В. Силовое воздействие волн типа бора на вертикальную пластину// Прикладная механика и техническая физика. 2008. Т. 49, № 6. С. 45-54.

Nakamura Т., Mizutani N., Fujima К. Тhree-dimensional numerical analysis on deformation of run-up tsunami and tsunami force acting on square structures // Proceedings ofthe 32nd lntemational Conference on Coastal Engineering, ASCE. 2010. V. 1. Р. 1-10.

Al-Faesly Т., Palermo D.,Nistor 1., Cornett А. Experimental modeling of extreme hydrodynamic forces on structural models // lnternational Journal of Protective Structures. 2012. V. 3,lss. 4. Р. 477-505.

Алешков Ю. З. Воздействие длинных волн на группу вертикальных цилиндров// Вестник ЛГУ. Сер.: Матем. и мех. 1987. № 1. С. 43-46.

Nouri У., Nistor 1., Palermo D. Experimental investigation of tsunami impact on free standing structures // Coastal Engineering Journal. 2010. V. 52, N. 1. Р. 43-70.

Araki S., Kunimatsu W, Nishiyama S., Furuse Т., Aoki S.1, Kotake У. Experimental study on tsunami wave load acting on storage tank in coastal area // Journal ofLoss Prevention in the Process lndustries. 2016. DOI: 10.1016/j.jlp.2016.10.004.

Fujima К., Achmad F., Shigihara У., Mizutani N. Estimation oftsunami force acting on rectangular structures // Joumal ofDisaster Research. V. 4, N. 6. Р. 404-409.

Ghosh D., Mittal А. К., Bhattacharyya S. К. Multiphase modeling oftsunami impact on building with openings // The Journal of Computational Multiphase Flows. 2016. V. 8, N. 2. Р. 85-94.

Lindt J. W, Gupta R., Garcia R. А., Wilson J. Tsunami bore forces on а compliant residential building model // Engineering Structures. 2009. V. 31, N. 11. Р. 2534-2539.

Дорфман А. А., Печенин С. А. Взаимодействие открытого потока с вертикальной призматической преградой // Распространение цунами и накат на берега. М.: Наука, 1981. С. 156---163.

Стокер Дж. Дж. Волны на воде. М.: Изд-во иностр. лит., 1959. 618 с.

Седов Л. И. Плоские задачи гидродинамики и аэродинамики. М.: Наука, 1966. 448 с.

Звягин А. В., Смирнова М Н. Движение тонкого тела вблизи свободной поверхности сжимаемой жидкости// Вести. Моск. ун-та. Сер. 1: Математика. Механика. 2009. № 2. С. 35-44.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.