Чаликов Д.В. «Различные подходы к моделированию морских волн» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 15, № 1, с. 19-32 (2022)

Кратко рассмотрены главные подходы в прямом моделировании поверхностных волн, основанные на полных уравнениях динамики невязкой жидкости со свободной поверхностью. Большая часть моделей предназначена для исследования прикладных и инженерных проблем. Предполагается, что основной является модель, записанная в криволинейной системе координат, в которой высота отсчитывается от волновой поверхности. В двумерной периодической формулировке при использовании конформной системы задача сводится к системе одномерных уравнений, легко решаемых с использованием Фурье метода. Для трёхмерных волн такие упрощения не существуют, и вертикальная скорость на поверхности рассчитывается путём решения трёхмерного уравнения Пуассона или методом поверхностного интеграла. Рассматривается приближённая схема, основанная на двухмерных уравнениях. Схема позволяет воспроизводить статистический режим волн с высокой точностью согласующийся с аналогичными результатами, полученными по точной трёхмерной модели.

Карпов И.О., Переслегин С.В. «Модель радиолокационного наблюдения вибрационных поверхностных волн, возбуждаемых источником землетрясений (донным вибратором)» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 15, № 1, с. 48-60 (2022)

Продолжая исследования, опубликованные ранее, рассматривается модель радиолокационного мониторинга вибрационных волн, возникающих на морской поверхности вблизи очага донного землетрясения. Возбуждаемая параметрически вибрационная волна характеризуется ближней (гидродинамической) и дальней (звуковой) областями. Амплитуда ближней волны зависит от параметров донного вибратора и глубины дна, дальняя распространяется в волноводе, образованном водной поверхностью и плоским дном. Намечаемый натурный эксперимент предполагает установку вибратора на небольшой глубине (30 м) и применение современного самолётного радара, способного формировать как яркостные, так и скоростные радиолокационные изображения слабо отражающей морской поверхности при длине возбуждаемой вибрационной волны ∼1,5 см, что соответствует частоте возбуждающей волны ∼30 Гц и «резонансной» радиоволне длиной ∼3 см (радиолокационный Х-диапазон). Рассматривается возможность наблюдения вибрационных волн в радаре с синтезированной апертурой в L, P и УКВ-диапазонах. Приводятся также расчёты, относящиеся к необходимым параметрам самолётного радара с синтезированной апертурой, включая алгоритмы обработки исходного сигнала при формировании яркостных и скоростных радиолокационных изображений вибрационных волн. Ключевые слова: донный вибратор, ближнее и дальнее поля давления, звуковой волновод, вибрационная волна на фоне ветровых волн, яркостное и скоростное радиолокационные изображения

Фокина К.В., Булгаков К.Ю. «Совместное моделирование ветровых волн и волнового пограничного слоя» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 15, № 1, с. 73-81 (2022)

Сформулирована и реализована совместная модель волнового пограничного слоя и волн, объединяющая разработанные ранее соответствующие модели. Совместная модель использовалась в двух вариантах: с учетом и без учета волнового потока импульса. Проведены серии экспериментов с широким диапазоном изменения входных параметров (скорость ветра на верхней границе волнового пограничного слоя и обратный возраст волны) и рассчитаны значения метеорологических характеристик: скорости ветра, волнового и турбулентного потоков импульса в волновом пограничном слое. Полученные результаты проанализированы с целью продемонстрировать необходимость учета волнового потока импульса в моделях волнового пограничного слоя, а также показать особенности результатов совместного моделирования для описания волнового пограничного слоя. Показано, что результаты совместного моделирования для указанных метеорологических характеристик значительным образом отличаются от результатов, полученных по модели волнового пограничного слоя, для развитого и слаборазвитого волнения. Учет волнового потока импульса приводит к заметным отклонениям профиля скорости ветра в нижней части волнового пограничного слоя от логарифмического, применимого при описании атмосферного пограничного слоя. Ключевые слова: волновой пограничный слой, ветровые волны, волновой поток импульса, волновой спектр, взаимодействие океана и атмосферы