Введение
Глава 1. Анализ данных о воздействии волн скорости в атмосфере и береговой зоне моря 8
1.1 Нестационарные динамические эффекты в атмосферных процессах 8
1.1.1 Турбулентность атмосферы. Общее описание 9
1.1.2 Микропорывы 10
1.1.3 Имеющиеся данные о динамическом воздействии порывов ветра 13
Расчет ветровых нагрузок в турбулентном потоке 13
1.2 Динамическое воздействие при ударах волн в береговой зоне моря 15
1.2.1 Высота выплесков при ударах волн 16
1.2.2 Импульс давления при ударах волн 18
1.2.3 Эффекты сжимаемости в задачах удара жидкости 20
1.3 Методы исследований нестационарных процессов. 23
1.3.1 Визуализация векторного поля скоростей и регистрация параметров потока в жидкости и газе - Particle Image Velocimetry Принцип PIV 25
Глава 2. Динамические характеристики порывов ветра 26
2.1 Теоретические оценки давления при набегании фронта скорости 26
2.2 Натурные измерения параметров ветровых порывов 30
2.2.1 Описание измерительной системы 31
2.2.2 Измерения параметров порывов в штормовом ветре 36
2.2.3 Алгоритм обработки данных 37
2.2.4 Результаты измерений 39
2.3. Моделирование порыва ветра в лабораторных условиях 40
2.3.1 Лабораторная установка 40
2.3.2 Измерения динамического давления в порыве 42
2.3.3 Визуализация потока. 45
2.3.4 Моделирование порыва ветра в лабораторных условиях 48
2.4 Численное моделирование воздействия воздушного порыва 52
2.4.1 Начальные и граничные условия. 52
2.4.2 Результаты численного моделирования 53
Результаты для расчета №4 61
Расчет №6. Увеличенный масштаб. 63
2.5 Выводы 64
Глава 3. Динамика жидкости со свободной поверхностью при нестационарном взаимодействии с твердой стенкой . 65
3.1 Натурные измерения параметров обрушающихся волн 65
3.1.1 Натурные наблюдения выплесков при ударах волн 67
3.2 Модельный лабораторный эксперимент 69
3.2.1 Динамика жидкости при образовании выплеска 70
3.2.2 Роль ускорения в формировании выплеска 73
3.2.3 Поле скоростей внутри выплеска - метод PIV 75
3.2.4 Заключение и обсуждение результатов главы 2 79
Глава 4. Формирование присоединенной массы в среде с конечной скоростью распространения возмущений . 80
4.1 Теоретические оценки для случая конечного ускорения 82
4.1.1 Ускорение поршня в покоящемся газе. 82
4.1.2 Ускорение поршня в воде. 83
4.1.3 Ускорение в «мелкой воде». 84
4.1.4 Общие закономерности 86
4.2 Экспериментальное моделирование на основе газо-гндравлической аналогии 87
4.2.1 Постановка эксперимента 88
4.2.2 Описание экспериментальной установки 91
4.2.3 Результаты измерений 95
4.3. Выводы 98
4.4 Численное моделирование динамического нагружения объекта 99
4.4.1 Описание модели и алгоритма численного решения 99
4.4.2 Удар в сжимаемой жидкости - случай бесконечного ускорения 99
4.4.3 Равноускоренное движение в сжимаемой жидкости 103
4.5 Выводы н обсуждение результатов 107
Заключение. 108
Литература 110
