Preview

Fundamental and Applied Hydrophysics

Advanced search

Laboratory and numerical studies oftsunami waveform propagating over а plane bed

Abstract

This paper presents the results of the studies of tsunami waveform characteristics obtaiпed iп laboratory conditions duriпg propagation over а plane bed. Тhе dependences of the rise rate of the leadiпg wave front, the characteristics of the dispersive wave tail, the duration of the maiп wave impulse on its height for various water depths are iпvestigated. Usiпg the methods of the mathematical data processiпg, the maiпly liпear character of these dependences is shown. Тhе paper presents а comparison of the waveform profile recorded duriпg the experimental studies with the results of numerical calculations describiпg the process of wave generation Ьу а laboratory wavemaker. These calculations were performed usiпg mathematical models based on the potential theory of an ideal incompressiЫe fluid (the method of boundary elements) and on the theory of а viscous iпcompressiЫe two-component fluid (the method of finite differences ). Тhе obtaiпed results сап Ье used in engiпeeriпg calculations ofthe characteristics oftsunami wave impacts on hydraulic structures, for approbation of numerical models that describe the generation and propagation of tsunami waves, including in the laboratory conditions. This paper continues the research ofthe authors' team aimed at developing а mathematical model ofthe origin and propagation of solitary waves in а physical experiment.

About the Authors

К. К. Semenov
23 State Marine Design Institute - Branch of «31 State Design Institute of Special Construction»; Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University
Russian Federation


I. S. Nudner
23 State Marine Design Institute - Branch of «31 State Design Institute of Special Construction»; Baltic State Technical University
Russian Federation


V. V. Lebedev
23 State Marine Design Institute - Branch of «31 State Design Institute of Special Construction»
Russian Federation


Yu. N. Zaharov
Kemerovo State University
Russian Federation


A. I. Zimin
Kemerovo State University
Russian Federation


S. V. Stukolov
Kemerovo State University
Russian Federation


References

1. Пелuновскuй Е. Н. Гидродинамика волн цунами. Нижний Новгород: ИПФ РАН, 1996. 276 с.

2. Шокuн Ю. И., Бейзель С. А .. Федотова 3. И., Чубарое Л. Б. Об использовании методов численного моделирования для решения прикладных задач проблемы цунами// Тр. Междунар. конф. «Вычисл. и информационные технологии в науке, технике и образовании». Павлодар: ТОО НПФ «ЭКО», 2006. Т. I. С. 36-51.

3. Madsen Р А .. Fuhrman D. R., Scfzaffer Н. А. On the solitary Vave paгadigm fог tsunamis // Jouшal of geophysical геsеагсh. 2008. Vol. 113. С12012.

4. Goto К. Okada К., lmamura F Impoгtance ofthe Initial Wavefoгm and Coastal Pгofile fог Tsunami Tгanspoгt ofBouldeгs // Polish J. ofEnviгon. Stud. 2009. Vol. 18. No 1. Р. 53-61.

5. Masuda К. lkoma Т., Kobayasfzi А .. Ucfzida М. Etiect ofTsunami Wave Pгofile on the Response of а Floating Stгuctuгe in Shallov Sea // Pгoceedings ofThe Thiгteenth Inteшational Offshoгe and Роlаг Engineeгing Confeгence ISOPE-2003. Honolulu, Havaii. 2003. Р. 380-384.

6. Stefanakis Т. Tsunami amplification phenomena. Doctoгal Thesis. Ecole noгmale supeгieuгe de Cachan. ENS Cachan. 2013.

7. Афанасьев К. Е., Максимов В. В., Нуднер И. С., Семенов К. К., Стуколов С В. Численное моделирование работы опытового волнопродуктора одиночных волн// Труды XI Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб.: Наука, 2012. С. 201-203.

8. Захаров Ю. Н., Зимин А. И, Стуколов С. В., Лебедев В. В., Нуднер И С, Семенов К. К. Численное моделирование работы лабораторного волнопродуктора одиночных волн на воде // Сборник трудов Третьей международной конференции «Полярная механика». Владивосток. 2016. С. 954-964.

9. Chen J, Huang Z., Jiang С., Deng В., Long У. Tsunami-induced scouг at coastal гoadways: а laboгatory study // Natuгal Hazaгds. 2013. Vol. 69. Р. 655-674.

10. Enet F, Grilli S. Т., Watts Р Laboгatory Expeгiшents fог Tsunaшi Geneгated Ьу lJndenvateг Landslides: Coшpaгison with Numeгical Modeling // Pгoceedings ofthe Thi1ieenth Inteшational Offshoгe and Роlаг Engineeгing Conteгence. Honolulu, Hawaii. 2003. Р. 372-379.

11. Bolin Н., Yueping У., Xiaoting С, Guangning L., Sichang W, ZliiЬing J Expeгimental modeling of tsunamis geneгated Ьу subaeгial landslides: two case studies ofthe Тhгее Goгges Reseгvoiг. China // Enviгon Eaгth Science. 2013.

12. Sue L. Р, Nokes R. I., Davidson М J Tsunami generation Ьу submarine landslides: comparison ofphysical and numerical models // Environ Fluid Mechanics. 2011. Vol. 11. Р. 133-165.

13. Аширов М Н., Семенов К. К. Исследование зависимости характеристик погрешности лабораторного ультразвукового волномера от периода волны// Сборник научных трудов Четвертой международной науч.-практ. конф. «Измерения в современном мире -2013». СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2013. С. 118-119.

14. MoronkejiA. Physical modeling oftsunami induced sediment transport and scour // Proceedings ofthe 2007 Earthquake Engineering Symposium forYoung researchers. Seattle, Washington. 2007. Р. 8-12.

15. Солопченко Г Н. Теория вероятностей и математическая статистика. СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2015. 214 с.

16. Семенов К. К., Солопченко Г Н. Исследование комбинированного метода метрологического автосопровождения программ обработки результатов измерений// Измерительная техника. 2011. № 4. С. 14-19.

17. Афанасьев К. Е., Стуколов С. В. Численное моделирование работы опытового генератора одиночных поверхностных волн // Вестник Кемеровского государственного университета. 2013. Т. 3. № 3 (55). С. 6-14.

18. Афанасьев К. Е., Березин Е. Н. Анализ динамических характеристик при взаимодействии уединенной волны с препятствием// Вычислительные технологии. 2004. Т. 9, № 3. С. 22-38.

19. Афанасьев К. Е., Самойлова Т И Техника использования метода граничных элементов в задачах со свободными границами// Вычислительные технологии. 1995. Вып. 7, № 11. С. 19-37.

20. Zakharov У., Zimin А., Ragulin V. Two-Component IncompressiЫe Fluid Model for Simulating Surface Wave Propagation // Mathematical Modeling ofTechnological Processes. 2015. Vol. 549. Р. 201-210.


Review

For citations:


Semenov К.К., Nudner I.S., Lebedev V.V., Zaharov Yu.N., Zimin A.I., Stukolov S.V. Laboratory and numerical studies oftsunami waveform propagating over а plane bed. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2017;10(4):5-15. (In Russ.)

Views: 80


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


ISSN 2073-6673 (Print)
ISSN 2782-5221 (Online)