Информация о проекте

Локальный номер: 336
Тип проекта: Российский научный фонд
Проведение инициативных исследований молодыми учеными
Шифр проекта: 21-71-00127
Название: Численное моделирование взаимодействия длинных поверхностных волн с полупогруженными сооружениями в прибрежных зонах
Руководитель: Гусев О.И. (ФИЦ ИВТ)
Аннотация: Проект направлен на разработку проблемно-ориентированного ПО для поддержки принятия решений по конструированию, размещению и эксплуатации полупогруженных объектов в прибрежных зонах морей и океанов. Актуальность проекта обусловлена размещением и проектированием таких высокотехнологичных объектов, как плавучие хранилища и перегрузочные комплексы сжиженного природного газа, плавучие атомные теплоэлектростанции и т.п., и необходимостью оценивать возможное воздействие на них длинных поверхностных волн, в том числе, волн цунами. Такие оценки силового воздействия критически важны при проектировании якорных систем (необходимое количество и масса якорей, их распределение по периметру), удерживающих объекты в месте их наименее опасного расположения. Для оценки этого воздействия, как правило, используются простые инженерные формулы, полученные при сильных упрощениях и, зачастую, недостаточно точные. Физическое моделирование (проведение лабораторных экспериментов в миниатюре) является более точным, однако, помимо возможных трудностей с эффектом подобия, оно является и очень трудозатратным, поэтому с его помощью сложно решать многопараметрические задачи с перебором значений параметров защищаемого объекта, рельефа дна и волнового режима. Для решения подобных задач наиболее подходит численное моделирование процесса взаимодействия волн с частично погруженными телами. Исследования и публикации по этой теме посвящены, как правило, взаимодействию волн с полупогруженными телами, расположенными над ровным горизонтальным дном. Однако, на практике полупогруженные конструкции располагаются в пределах берегового склона, обладающего сложным рельефом донной поверхности, что необходимо учитывать при моделировании обсуждаемых процессов, так как: 1) при взаимодействии волны со склоном передний фронт её укручается; 2) длинная волна начинает взаимодействовать с рядом расположенным берегом во время воздействия на конструкцию; 3) неровности дна изменяют зазор между дном и днищем тела, что напрямую влияет на заплески на лицевую и тыльную стороны конструкции и, значит, на силовое воздействие волны. Именно такая постановка задачи будет принята в ходе выполнения настоящего проекта. Для иерархии моделей мелкой воды будут разработаны численные алгоритмы на подвижных адаптивных сетках, позволяющие исследовать задачи взаимодействия длинных волн с полупогруженным телом с учётом их трансформации над неровным дном и наката на рядом расположенный берег. Значимость иерархического подхода состоит в повышении степени достоверности численных результатов, в обоснованном определении областей применимости моделей различного уровня и существенной экономии вычислительных ресурсов при выполнении многовариантных расчетов за счет использования при выполнении определенных условий менее затратных моделей и алгоритмов в тех случаях, когда они обеспечивают необходимую точность и учёт ключевых физических эффектов. Уменьшение ресурсоёмкости расчётов является критически важным для поставленной задачи в связи с необходимостью проведения массовых расчётов с перебором значений таких параметров, как амплитуда, длина и форма профиля волны, заглубление и длина конструкции, форма рельефа дна и место расположения конструкции.