Укр
Eng
Журнал
Автору

МОДЕЛЮВАННЯ ХВИЛЬОВИХ РЕЖИМІВ ТА ПАРАМЕТРІВ КЕРУВАННЯ ПРИ РУСІ ТІЛА ПІД ВОДОЮ

Селезов Ігор Тимофійович, доктор фізико-математичних наук, професор, зав. відділом Інституту гідромеханіки НАН України, м. Київ

Кривоніс Юрій Георгійович, академік НАН України, доктор фізико-математичних наук, професор, заступник. директора Інституту кібернетики НАН України, м. Київ

Авраменко Ольга Валентинівна, доктор фізико-математичних наук, професор Кіровоградського державного педагогічного університету ім. В. Винниченка

pages 73-83

DOI: 10.1615/JAutomatInfScien.v47.i2.10

Розглянуто задачу генерації поверхневих гравітаційних хвиль при русі еліпсоїда, зануреного в рідинний напівпростір. Як окремий випадок розглянуто задачу для сфери. Одержано точні аналітичні розв’язки методом дзеркальних зображень для відхилення вільної поверхні. Аналіз виявляє існування характерних режимів руху, при яких форма вільної поверхні може суттєво відрізнятися. На основі чисельного моделювання досліджено також задачу для еліптичного крила з конічною носовою частиною, що відхилена відносно течії. Показано, що хвильовий опір збільшується з відхиленням носка.

  1. Havelock T.H. The method of images in some problems of surface waves // Proc. Roy. Soc. London. Ser. A. — 1927. — 115. — P. 268–280. 
  2. Havelock T.H. The wave resistance of an ellipsoid // Ibid. — 1931. — 132. — P. 481–486.
  3. Havelock T.H. The resistance of a submerged cylinder in acceleration motion // Quarterly J. Mech. and Appl. Math. — 1949. — 2. — P. 419–427.
  4. Кочин Н.Е. О волновом сопротивлении и подъемной силе, действующих на тела, погруженные в жидкость // Труды конференций по теории волнового сопротивления. — М. : Изд-во ЦАГИ, 1937. — C. 65134.
  5. Хаскинд M.Д. Общая теория волнового сопротивления при движении тела в жидкости конечной глубины // Прикладная математика и механика. — 1945. — 9, № 3. — C. 257–264.
  6. Сретенский Л.Н. Теория волновых движений жидкости. — М. : Наука, 1977. — 815 с.
  7. Mo A., Palm E. On radiated and scattered waves from a submerged elliptic cylinder in a uniform current // J. Ship Research. — 1987. — 31. — P. 23–33.
  8. Kuznetsov N.G. Asymptotic analysis of wave resistance of a submerged body moving with an oscillating velocity // Ibid. — 1993. — 37, N 2. — P. 119–125.
  9. Liu Y., Yue D.K.P. On the solution near the critical frequency for an oscillating and translating body in or near a free surface // J. Fluid Mech. — 1993. — 254. — P. 251–266.
  10. Селезов И.Т. Моделирование волновых и дифракционных процессов в сплошных средах. — Киев : Наук. думка, 1989. — 204 с.
  11. Селезов И.Т. Распространение и трансформация поверхностных гравитационных волн в жидкости конечной глубины // Итоги науки и техники. Сер. Механика жидкости и газа. — М. : ВИНИТИ, 1990. — № 24. — C. 3–76.
  12. Fang M.-C., Su S.-X. Three-dimensional solution for the diffraction problem of a submerged body in waves // J. Ship Research. — 1998. — 42, N 3. — P. 167–173.
  13. Dern J. Existence, uniqueness and regularity of the solution of Nuemann–Kelving problem for two or three dimensional submerged bodies // Proc. 13th Symp. on Naval Hydrodynamics, Tokyo (ed. T. Inui). — 1980. — P. 5777.
  14. Thorne R.C. Multipole expansions in the theory of surface waves // Math. Proc. Cambridge Phil. Soc. — 1953. — 49, N 4. — P. 707–716.
  15. Selezov I.T., Mironchuk M.V. Generation of surface gravity waves by two moving submerged sources // Int. J. Fluid Mechanics Research. — 2003. — 30, N 6. — P. 636–643.
  16. Wu G.X. Hydrodynamic forces on a submerged circular cylinder undergoing large-amplitude motion // J. Fluid Mech. — 1993. — 254. — P. 41–48.
  17. Селезов И.Т., Кривонос Ю.Г. Математические методы в задачах распространения и дифракции волн. — Киев : Наук. думка, 2012. — 232 с.
  18. Selezov I.T., Mironchuk M.V., Huq P. Evolution equation for waves forced by a slender obstacle in a two-layer fluid // Доп. НАН України. — 1999. — № 4. — C. 77–82.
  19. Ursell F. On Kelvin’s ship-wave pattern // J. Fluid Mech. — 1960. — 8, N 3. — P. 418–431.
  20. Mario H. Application of the slender body theory to the longitudinal motion of ships among waves // Bull. Fac. Engng, Yokohama Nate Univ. — 1967. — 16. — P. 29–61.
  21. Ursell F. On head seas travelling along a horizontal cylinder // J. Inst. Maths Applies. — 1968. — 4. — P. 414–427.
  22. Selezov I.T., Korsunsky S.V. Scattering of surface gravity waves by an elastic plate of finite length // Fluid Mechanics. Soviet Research. — 1988. — 17, N 2. — P. 113–118.
  23. Xia Zheng-yu, Shgi Zhong-kun. Numerical simulation of nonlinear wave flow around cochlea- channeeled stern ships // J. of Hydromechanics. Ser. B. — 1994. — 3. — P. 34–46.
  24. Wan D.C., Miao G.P., Dai S.Q. The study of flows of moving body near a free surface // Proc. 8th Int. Offshore and Polar Eng. Conf., Montreal, Canada, 1998. — P. 301–306.
  25. Lu Xiao-ping, Huang Yan, Shi Zhong-kun. Wave resistance of wave-piercing catamarans // J. Hydrodynamics. Ser. B. — 2000. — 4. — P. 88–98.
  26. Lamb H. Hydrodynamics. — New York : Dover, 1932. — 586 p.
  27. Stoker J.J. Water waves. — New York : Interscience Publishers, 1957. — 586 р. 
  28. Birkhoff G. Hydrodynamics. — Princeton University Press, 1960. — 184 p.
  29. Milne-Thomson L.M. Theoretical hydrodynamics. 4th ed. — London : Macmillan, 1960.
  30. Tuck E.O., Scullen D.C. A comparison of linear and nonlinear computations of waves made by slender submerged bodies // J. Eng. Math. — 2002. — 42. — P. 255–264.
  31. Ghassemi H., Iranmanesh M., Ardeship A. Simulation of free surface wave pattern due to the moving bodies // Iranian J. Science & Technology, Transaction B: Engineering. — 2010. — 34. — P. 117–134.
  32. Chin-Hua Chang, Keh-Han Wang. Generation of three-dimensional fully nonlinear water waves by submerged moving object // J. Engineering Mechanics. — 2011. — 137, N 2. — doi 10.1061/ (ASCE) EM. 19437888.0000208 (12 p.).
  33. Wu J.P., Zou Z.J., Wang R.K. Numerical simulation of the nonlinear waves generated by a submerged ellipsoid // J. Ship Mechanics. — 2004. — 8, N 6. — P. 56–62.
  34. Feng Da-kui, Ye Heng-kui, Zhang Zhi-guo, Yang Xiang-hui, Wang Xian-zhou. Time-domain 3D fully nonlinear wave making computations by direct boundary integral method // Ibid. — 2009. — 13, N 6. — P. 841–852.
  35. Li Jia, Huang De-bo, Deng Rui. Numerical calculation and model test of drag performance and hull form optimization on a manned submersible // Ibid. — 2009. — 13, N 6. — P. 853–860.
  36. Havelock T.H. The wave pattern of a doublet in a stream // Proc. Roy. Soc. London. Ser. A. — 1928. — 121. — P. 515–523.
  37. Selezov I., Avramenko O. Free surface wave analysis using superimposed solutions // Abstracts and Invited Lectures, 18th Symp. “Vibrations in Physical Systems”, Poland, Poznan – Blazejewko, 27–30 May 1998. — P. 239–240.
  38. Hirt C.W., Nichols B.D. Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries // J. Comp. Phys. — 1981. — 39. — P. 201–225.
  39. Barrett R., Berry M., Chan T.F. et al. Templates for the solution of linear systems: building blocks for iterative methods. 2nd ed. — Philadelphia : SIAM, 1994. — 107 p.
  40. Ferziger J.H., Peric M. Computational methods for fluid dynamics. 3rd rev. ed. — Berlin : Springer, 2002. — 424 p.
  41. Hirsch C. Numerical computation of internal and external flows. — Oxford : Butterworth-Heinemann, 2007. — 656 p.