Численное моделирование и анализ пространственно-временных полей аномальных морских волн
Аннотация
Описан подход к созданию с помощью численного моделирования и исследованию реалистичных полей сильнонелинейных гравитационных волн, представляющих собой пространственно-временные поля смещения поверхности. Получаемая информация используется для формирования пространственных и временных серий смещения поверхности, исследования пространственно-временной нелинейной динамики волн, анализа характеристик и развития «волн-убийц» в деталях. Приведены результаты предварительной обработки записей, демонстрирующие большое многообразие форм аномальных волн, наблюдающихся в численных экспериментах.
При поддержке: Исследования поддержаны грантами РФФИ № 11-02-00483, 11-05-92002, 11-05-97006, грантами Президента РФ МК-6734.2010.5, МК-4378.2011.5 и фондом Volkswagen Foundation
Об авторах
А. В. Слюняев
Институт прикладной физики РАН
Россия
Россия
Нижний Новгород
А. В. Сергеева
Институт прикладной физики РАН
Россия
Россия
Нижний Новгород
Список литературы
1. Kharif C., Pelinovsky E. Physical mechanisms of the rogue wave phenomenon // Eur. J. mech. / B-Fluids. 2003. V.22. P.603−634.
2. Куркин А.А., Пелиновский Е.Н. Волны-убийцы: факты, теория и моделирование. Н.Новгород: НГТУ, 2004.
3. Dysthe K., Krogstad H.E., Müller P. Oceanic Rogue Waves // Annu. rev. fluid. mech. 2008. V.40. P.287−310.
4. Kharif C., Pelinovsky E., Slunyaev A. Rogue Waves in the Ocean. Springer-Verlag. Berlin Heidelberg, 2009.
5. Lawton G. Monsters of the deep // New Scientist. 2001. N 170(2297). P.28−32.
6. Бадулин С., Иванов А., Островский А. Влияние гигантских волн на безопасность морской добычи и транспортировки углеводородов // Технологии ТЭК. 2005. № 1. С.56−62.
7. Пелиновский Е., Слюняев А. Волны-убийцы // Газ. «Физика». 2006. № 2. С.29−32; № 4. С.35−39.
8. Пелиновский Е.Н., Слюняев А.В. «Фрики» – морские волны-убийцы // Природа. 2007. № 3. С.14−23.
9. Пелиновский Е.Н., Слюняев А.В. Волны-убийцы: какие они? // Сб. научно-популярных статей – победителей конкурса РФФИ 2008 г. / Под ред. А.М. Желтикова. 2009. Вып.12, ч.II. С.97−110.
10. Garrett C., Gemmrich J. Rogue waves // Physics today. 2009. N 62(6). P.62−63.
11. Доценко C.Ф., Иванов В.А. Природные катастрофы Азово-Черноморского региона. Морской гидрофизический институт, Севастополь, 2010.
12. Ridgway A. What causes rogue waves? // BBC Focus Magazine. 2010. N 223. P.51.
13. Slunyaev A., Didenkulova I., Pelinovsky E. Rogue Waters // Contemporary physics. 2011. V.52. P.571−590.
14. Christou M., Ewans K. Examining a comprehensive dataset containing thousands of freak wave events. Part 1 − description of the data and quality control procedure // Proc. OMAE. 2011. Paper 50168.
15. Zakharov V.E., Dyachenko A.I., Vasilyev O.A. New method for numerical simulation of a nonstationary potential flow of incompressible fluid with a free surface // Eur. J. mech. B-Fluids. 2002. V.21. P.283–291.
16. Chalikov D., Sheinin D. Modeling extreme waves based on equations of potential flow with a free surface // J. Comp. phys. 2005. V.210. P.247–273.
17. Ruban V.P. Quasiplanar steep water waves // Phys. Rev. E. 2005. V.71. P.055303(R).
18. Dommermuth D., Yue D.K.P. A high-order spectral method for the study of nonlinear gravity waves // J. Fluid mech. 1987. V.184. P.267–288.
19. West B.J. et al. A new numerical method for surface hydrodynamics // J. Geophys. Res. 1987. V.92. P.11803–11824.
20. Miles J.W. On Hamilton’s principle for surface waves // J. Fluid mech. 1977. V.83. P.153−164.
21. Таланов В.И. Отчет о НИР «Радиофизические методы диагностики природных сред: фундаментальные основы, моделирование, натурные эксперименты». ИПФ РАН, 2010.
22. Onorato M. et al. Freak waves in random oceanic sea states // Phys. Rev. Let. 2001. V.86. P.5831−5834.
23. Dysthe K.B. et al. Evolution of a narrow-band spectrum of random surface gravity waves // J. Fluid. mech. 2003. V.478. P.1−10.
24. Janssen P. Nonlinear four-wave interactions and freak waves // J. Phys. oceanogr. 2003. V.33. P.863−884.
25. Annenkov S.Y., Shrira V.I. Evolution of kurtosis for wind waves // Geophys. Res. Let. 2009. V.36. L.13603.
26. Shemer L., Sergeeva A. An experimental study of spatial evolution of statistical parameters of unidirectional narrow-banded random wave field // J. Geophys. Res. Oceans. 2009. V.114. P.C01015.
27. Shemer L., Sergeeva A., Liberzon D. Effect of the initial spectral shape on spatial evolution of the statistics of unidirectional nonlinear random waves // J. Geophys. Res. 2010. V.115. P.12039.
28. Shemer L., Sergeeva A., Slunyaev A. Applicability of envelope model equations for simulation of narrowspectrum unidirectional random field evolution: experimental validation // Phys. fluids. 2010. V. 22. P. 016601.
29. Cлюняев А.В., Сергеева А.В. Стохастическое моделирование однонаправленных интенсивных волн на глубокой воде в приложении к аномальным морским волнам // Письма в ЖЭТФ. 2011.
30. Chalikov D. Statistical properties of nonlinear one-dimensional wave fields // Nonlin. Proc. Geophys. 2005. V.12. P.671–689.
31. Талипова Т.Г., Пелиновский Е.Н. Моделирование «волны Лавренова» на поверхности неглубокого моря // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2009. № 2 (4). С.30–36.
32. Sergeeva A., Shemer L., Slunyaev A. Effects of occasional wave breaking on extreme wave statistics in stochastic modeling // EGU General Assembly Geophysical Research Abstracts. 2011. V.13. Paper EGU2011137.
33. Gallego G. et al. A variational wave acquisition stereo system for the 3-D reconstruction of oceanic sea states // Proc. OMAE. 2011. Paper 49061.
Рецензия
Для цитирования:
Слюняев А.В., Сергеева А.В. Численное моделирование и анализ пространственно-временных полей аномальных морских волн. Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2012;5(1):24-36.
For citation:
Slunyaev A.V., Sergeeva A.V. Numerical Simulations and Analysis of Spatio-Temporal Fields of Rogue Waves. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2012;5(1):24-36. (In Russ.)
Просмотров:
93
Послать статью по эл. почте 