Висвітлено досягнення у розвитку теорії та моделювання руслових процесів в ІГМ НАНУ протягом 1952 - 2007 рр. В Інституті сформульовано основні положення методики дослідження деформацій русел рівнинних річок з піщаним ложем, розроблено методику розрахунку повеневих і попускових течій і деформацій русел для передгірських і гірських річок. На підставі теоретичних досліджень набули подальшої розробки методики розрахунку та лабораторного моделювання деформацій піщаних русел річок і каналів, у тому числі біля річкових гідротехнічних споруд, де наноси транспортуються, головним чином, у завислому та тяглому стані. Роботи щодо вдосконалення теорії руслових процесів і методів числового та лабораторного моделювання виконуються в межах комплексної теми.

Представлено результати експериментальних досліджень взаємодії поверхневих поодиноких хвиль з крутими береговими схилам. Виявлено, що довгі хвилі, які рухаються вгору по схилу (накат хвилі) без руйнування, можуть руйнуватися при відкоті. Визначено величини максимального накату і відкоту поодинокої хвилі для крутих схилів. Одержано залежність величини відкоту від максимального накату хвилі.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д249(922.9)37

Рубрики:

Регіональна метеорологія і кліматологія

Шифр НБУВ: Ж28079/фіз.-мат. Пошук видання у каталогах НБУВ 

Наведено результати математичного та фізичного моделювання взаємодії хвиль із хвилегасною камерою на циліндричних опорах і верхньою частиною у вигляді проникної набережної. На основі дифракційної моделі проведено математичне моделювання рефракції та трансформації хвиль біля споруди. За наявності споруди трансформація хвиль супроводжується явищами руйнування хвиль на краях споруди і частковим відбиттям залишкових хвиль від стінок захисного фронту. Явища відбиття викликають зміни висот хвиль уздовж фронту споруди. Наведено результати експериментальних даних, які показали, що споруда за такої конструкції є стійкою до дії хвиль, великих розмивів грунту не спостерігалось.

Одним з важливих завдань для України є відновлення судноплавства по гирлу Дунаю Бистре, використовуючи його як європейсько-азійську магістраль від Балтійського моря у Чорне море, а далі в країни Сходу. Відновлення глибоководного суднового ходу р. Дунай - Чорне море було розпочато близько десяти років тому і просувалося з великими труднощами і перервами. Було збудовано захисну огороджувальну дамбу морського підхідного каналу глибоководного суднового ходу Дунай - Чорне море в акваторії гирла Бистре Килійської дельти р. Дунай. В роботі представлено результати математичного та фізичного моделювання щодо удосконалення та реконструкції цієї огороджувальної дамби. Проведено числові розрахунки трансформації вітрових хвиль в акваторії поблизу дамби для найбільш небезпечних напрямків вітру за штормових умов. Для математичного моделювання використовувались максимальні значення вітру та висоти хвилі, які спостерігались за весь період досліджень в районі огороджувальної дамби. В межах рефракційної теорії виконано розрахунки трансформації хвиль для найбільш хвиленебезпечних напрямків розгону вітру, а саме, північно-східного, східного, південно-східного та південного напрямків вітру. Результати розрахунків показують, що будівництво захисної огороджувальної дамби на виході з гирла Бистре призводить до значного зменшення висот хвиль (майже вдвічі) та їх довжин більше, ніж у 1,5 раза, що забезпечить безпроблемний захід і вихід суден у гирло Бистре. Для оцінки характеристик штормових нагонів і вітрового хвилювання в досліджуваному районі задавався "гіпотетичний" шторм, коли над всім Чорним морем діє однорідний по простору і постійний за часом вітер, взятий за дослідний період. Моделювання вітрового хвилювання проводилися за допомогою 3-крокового методу вкладених сіток. Розрахунки виконувалися для дванадцяти варіантів напряму. Морфодинамічні розрахунки показали області циркуляційних придонних течій усередині захисної дамби та особливості деформації дна під дією хвильового руху та штормових нагонів. Експериментальні дослідження на фрагменті моделі дамби виявили області найбільших хвильових навантажень, особливості трансформації хвиль та поля тиску на гребені дамби. На базі теоретичних і експериментальних досліджень запропоновано нову ступеневу форму дамби, яка витримує штормові хвильові навантаження.

Розроблено та викладено напівемпіричну методику розрахунку параметрів вітрових хвиль за змінними глибинами моря уздовж вітрового розгону. Ця методика надає змогу визначити середні значення висот вітрових хвиль. Їх довжину і період залежно від швидкості вітру з урахуванням і без урахування вітрового нагону. В межах викладеної методики проведено розрахунки параметрів вітрових хвиль, що підходять до ізобат d = 20 м, для конкретної досліджуваної ділянки рукава Бистре (Новостамбульське) гирла Дунаю, для північно-східного і східного напрямів вітру. Числове моделювання проводилося для акваторії Чорного моря в місці розташування захисної огороджувальної дамби морського каналу глибоководного судового ходу Дунай - Чорне море. Проведено числові розрахунки трансформації вітрових хвиль в акваторії поблизу захисної огороджувальної дамби для найбільш небезпечних напрямків вітру в штормових умовах. Для математичного моделювання використовувались максимальні значення швидкості вітру та висоти хвилі, які спостерігались за весь період досліджень акваторії Чорного моря в районі огороджувальної дамби. В межах рефракційної теорії виконано розрахунки трансформації хвиль для найбільш хвиленебезпечних напрямків і розгону вітру, а саме, північно-східного та східного напрямків вітру. Показано, що врахування вітрового нагону призводить до збільшення параметрів гравітаційних хвиль. Результати числового моделювання показали, що зі збільшенням вітрового розгону, що перевищує граничні значення, параметри хвиль виходять на незмінні значення. Ці значення залежать від батиметрії дна моря, швидкості і напрямку вітру. Виявлено, що збільшення відхилення вільної поверхні моря від незбуреного рівня суттєво залежить від вітрового нагону. Встановлено, що відносне збільшення параметрів хвилювання спостерігається вище за східним напрямком вітру, ніж за північно-східним напрямком вітру у досліджуваному районі Чорного моря.

Використання відновлюваних джерел енергії є нагальним та актуальним у життєдіяльності людства в сучасних умовах паливо-енергетичної кризи та забруднення навколишнього середовища. Одним із типів відновлюваних джерел енергії є припливні електростанції, в яких використовується потенційна енергія припливів і відливів. Визначення особливостей взаємодії хвильової течії з конструкціями припливної електростанції та створення умов безаварійної та ефективної роботи таких станцій є, безумовно, актуальною проблемою в сучасній енергетиці. Мета досліджень - визначення впливу гравітаційних хвиль на конструкцію припливної електростанції та розроблення рекомендацій щодо безпечних умов експлуатації припливної електростанції. В роботі проводяться чисельні та експериментальні дослідження взаємодії хвильової течії зі спорудами припливної електростанції та дамбою, яка огороджує закриту акваторію. Для цього використано сучасний апарат теоретичної гідромеханіки, теорії ймовірностей та математичної статистики, створено експериментальний стенд і проведені лабораторні дослідження в хвильовому басейні, де генератор хвиль генерував гравітаційні хвилі заданих параметрів. Проведені візуальні дослідження і визначені інтегральні та спектральні характеристики полів швидкості та тиску. Отримані гідродинамічні характеристики хвильового руху та течій через турбінні тракти електростанції і їх спектральні складові. Визначені поля тиску, навантаження і перекидуючих моментів сил на будівлю станції та встановлені особливості розмиву грунту у місці спряження станції та дна водойми. Проведені оцінки характеристик розмиву піщаного грунту поблизу припливної електростанції. Розроблені рекомендації щодо безаварійної роботи припливної електростанції та визначені оптимальні товщини піщаної подушки та кам'яної берми, на яких будується станція.