intechnguВестник НГУ. Серия: Информационные технологииVestnik NSU. Series: Information Technologies1818-79002410-0420НГУ10.25205/1818-7900-2023-21-3-20-31intechngu-236Research ArticleСтатьиЗахват волновой энергии островамиCapture of Wave Energy by IslandsМарчукА. Г.MarchukA. G.

Андрей Гурьевич Марчук, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудникНовосибирск

WoS Researcher ID S-9502-2017Scopus Author ID 57023485400

Andrey Guryevich Marchuk, Doctor of Physical and Mathematical Sciences

Novosibirsk

WoS Researcher IDS-9502-2017Scopus Author ID 57023485400

 

mag@omzg.sscc.ruИнститут вычислительной математики и математической геофизики СО РАН; Новосибирский государственный университетРоссияInstitute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics SB RAS; Novosibirsk State UniversityRussian Federation2023081220232132031Copyright © Марчук А.Г., 20232023Марчук А.Г.Marchuk A.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://intechngu.elpub.ru/jour/article/view/236

В работе исследуется процесс захвата волновой энергии островом, вокруг которого дно имеет коническую форму. Кинематика изначально прямолинейного волнового фронта около такого острова была исследована методом пошагового ортогонального продвижения. Получена оценка доли волновой энергии, которая из-за рефракции захватывается донным склоном, окружающим остров. Проведено также численное моделирование этой же задачи в рамках модели мелкой воды, которое подтвердило результаты, полученные кинематическим методом, в том числе и количественную оценку части волновой энергии, отраженной островом и захваченной его наклонным шельфом. Показано, что острова, окруженные донным склоном, хорошо экранируют акваторию, расположенную за таким островом.

The process of capturing wave energy by an island around which the bottom has a conical shape is studied. The kinematics of the initially straight wave front near such an island was investigated by the method of step-by-step orthogonal advancement. An estimate of the part of wave energy that due to refraction is captured by the bottom slope surrounding the island was obtained. Numerical modeling of this problem was also carried out within the framework of the shallow-water model, which confirmed the results obtained by the kinematic method, including a quantitative assessment of the part of the wave energy reflected by the island and captured by its inclined shelf. It is shown that the islands surrounded by the bottom slope well shield the water area located behind such an island.

волна цунамикинематика волновых лучей и фронтовчисленное моделирование цунамиTsunami wavekinematics of wave rays and frontsnumerical modeling of tsunamiИсследование выполнено в рамках государственного задания ИВМиМГ СО РАН (0315-2019-0004).This work was carried out under state contract with ICMMG SB RAS (0315-2019-0004)ReferencesСтокер Дж. Дж. Волны на воде. М.: ИЛ, 1959. 617 с.Stoker J. J. Waves on the water. M.: IL, 1959. 617 p. (in Russ.) [Stoker J. J. Water waves. The mathematical theory with applications. New York, Interscience publishers, 1957]Марчук Ан. Г. Вычсление высоты цунами, распространяющейся над наклонным дном, в лучевом приближении // Сиб. журн. вычисл. математики .СО РАН. Новосибирск, 2015. Т. 18, № 4. С. 377–388.Marchuk An. G. Calculation of the height of a tsunami propagating over an inclined bottom in the radial approximation // Sib. zhurn. calculation. mathematics / RAS. Sib. otd-nie.–Novosibirsk, 2015. Vol. 18, no. 4. Pp. 377‑388.Иконникова Л. Н., Ярошеня Р. А. Расчет рефракции волн цунами для Тихоокеанского побережья СССР / В кн.: Теоретические и экспериментальные исследования по проблеме цунами. М.: Наука, 1977. С. 120–127.Marchuk, A. G. Estimating tsunami wave height over a sloping bottom in the ray approximation. Numer. Analys. Appl. 8, 304–313 (2015). DOI 10.1134/S1995423915040047Fujima K., Yuliadi D., Goto C., et al. Characteristics of long waves trapped by conical island // Coastal Engineering in Japan, Vol. 38, No. 2, 1995. Р. 111–132. https://doi.org/10.1080/05785634.1995.11952810Ikonnikova L. N., Yaroshenya R. A. Rascheot refraktsii voln tsunami dlya Tikhookeanskogo poberezhya SSSR. In: Teoreticheskie I eksperimentalnye issledovaniya po probleme tsunami. M., Nauka, 1977, p. 120‑127. (in Russ)Jonsson I. G., Skovgaard O., Brink-Kjaer O. Difraction and refraction calculations from waves incident on an island // Jour. Marine Res., Vol. 34, 1976, No. 3. Р. 469–496.Fujima K., Yuliadi D., Goto C., et al. Characteristics of long waves trapped by conical island // Coastal Engineering in Japan. 1995. Vol. 38. No. 2. P. 111‑132. DOI: 10.1080/05785634.1995.11952810Lautenbacher C. C. Gravity waves refraction by islands // Jour. Fluid Mech. 1970. Vol. 41. Part 3. Р. 655–672. DOI: 10.1017/S0022112070000824Jonsson I. G., Skovgaard O., Brink-Kjaer O. Difraction and refraction calculations from waves incident on an island // Jour. Marine Res. 1976. Vol. 34, № 3. P. 469‑496.Романов В. Г. Обратные задачи для дифференциальных уравнений: Учеб пособие. Новосибирск: НГУ, 1983. 175 с.Lautenbacher C. C. Gravity waves refraction by islands // Jour. Fluid Mech. 1970 Vol. 41, PartMarchuk An. G., Vasiliev G. S. The fast method for a rough tsunami amplitude estimation // Bull. Novosibirsk Comp. Center. Ser. Math. Model. in Geoph. Novosibirsk, 2014. Iss. 17. Р. 21–34P. 655‑672. DOI: 10.1017/S0022112070000824Romanov V. G. Inverse problems for differential equations: Textbook. Novosibirsk: NSU, 1983, 175 p.Romanov V. G. Inverse problems for differential equations: Textbook. Novosibirsk: NSU, 1983, 175 p.Romanov V. G. Obratnye zadachi dlya differentsialnykh uravnenij. Uchebnoe posobie. Novosibirsk: NSU, 1983, 175 p (in Russ).Romanov V. G. Obratnye zadachi dlya differentsialnykh uravnenij. Uchebnoe posobie. Novosibirsk: NSU, 1983, 175 p (in Russ).Marchuk An. G., Vasiliev G. S. The fast method for a rough tsunami amplitude estimation // Bull. Novosibirsk Comp. Center. Ser. Math. Model. in Geoph. Novosibirsk, 2014, iss. 17, p. 21–34.Marchuk An. G., Vasiliev G. S. The fast method for a rough tsunami amplitude estimation // Bull. Novosibirsk Comp. Center. Ser. Math. Model. in Geoph. Novosibirsk, 2014, iss. 17, p. 21–34.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.