Determination of nonlinear forces of the second order arising from the interaction of waves and certain types of ship’s motions

В статье рассматривается определение нелинейных сил второго порядка, обусловленных взаимодействием набегающего, дифрагированного волнения и волнения, обусловленного различными видами колебаний на основании применения трехмерной потенциальной теории. Для их определения необходимо вычисление потенциалов второго порядка малости. Представленное решение в отечественной практике является новым. Решение задачи осуществляется на основании методов малого параметра и интегральных уравнений с учетом нелинейного граничного условия на свободной поверхностью жидкости. В работе расчет интегралов по свободной поверхности проводится напрямую за счет их сходимости на бесконечном удалении от судна. Нелинейные силы и моменты определяются в работе с использованием различных функций Грина: для бесконечно-глубокой жидкости и жидкости ограниченной глубины, когда . Полученные результаты практически полностью согласуются между собой. Приводятся результаты расчетов нелинейных сил и моментов для разных судов. Расчеты представлены в сравнении с расчетами по двумерной теории, выполненными также для случая бесконечно глубокой жидкости и жидкости ограниченной глубины при больших значениях отношения глубины к осадке H/T. Показано хорошее согласование результатов между собой в большинстве случаев. Показана возможность расчета нелинейных сил, возникающих при взаимодействии волнения и отдельных видов качки на произвольных курсовых углах. The article considers the definition of nonlinear second-order forces caused by the interaction of incoming, diffracted waves and waves caused by various types of motions based on the application of three-dimensional potential theory. To determine them, it is necessary to calculate the potentials of the second order of smallness. The presented solution is new in domestic practice. The problem is solved on the basis of small parameter methods and integral equations taking into account the nonlinear boundary condition on the free surface of the liquid. The paper shows the possibility of calculating the integrals over the free surface directly due to their convergence at an infinite distance from the ship. Nonlinear forces and moments are determined in the work using various Green's functions: for an infinitely deep fluid and a fluid of limited depth when H → ∞. The results obtained are in almost complete agreement with each other. The results of calculations of nonlinear forces and moments for different ships are presented. The calculations are presented in comparison with the calculations according to the two-dimensional theory, performed also for the case of an infinitely deep liquid and a liquid of limited depth at large values of ratio H / T. A good agreement of the results is shown among themselves in most cases. The possibility of calculating nonlinear forces arising from the interaction of waves and certain types of motions at arbitrary course angles is shown.

Method of Studying Modulation Effects of Wind and Swell Waves on Tidal and Seiche Oscillations

This paper describes a method for identifying modulation effects caused by the interaction of waves with different frequencies based on regression analysis. We present examples of its application on experimental data obtained using high-precision laser interference instruments. Using this method, we illustrate and describe the nonlinearity of the change in the period of wind waves that are associated with wave processes of lower frequencies—12- and 24-h tides and seiches. Based on data analysis, we present several basic types of modulation that are characteristic of the interaction of wind and swell waves on seiche oscillations, with the help of which we can explain some peculiarities of change in the process spectrum of these waves.

Термокапиллярные структуры и разрыв нагреваемой пленки жидкости

The data of thermocapillary structures formation and breakdown of the heated liquid film flowing down on a vertical surface with the Reynolds number varied from 0.1 up to 500 are analyzed. It is shown that the interaction of waves with thermocapillary structures type A leads to an increase in critical heat flux, corresponding to the liquid film rupture, compared with literature data (regime B).