Определение расчетных параметров волн у входа в порт.

Например, для Белого моря: a = 0.71, к =3.0 – коэффициент приведения скорости ветра на суше к водной поверхности, ` V = 8.9 м/с (значения коэффициентовприлагаются к заданию на курсовой проект). V _w = 8.9∙ (-ln 0.02/0.71)^1/3 = 15.6 м/с, где ln 0.02 = - 3.91. Во всех вариантах для курсового проекта принимается F = 0, 02.

Разгон волн (расчётное расстояние, на котором развивается волна) определяем по формуле:

L = K _vis n / V_w,

где n =10^-5 м² /с (кинематическая вязкость воздуха), К _VIS = 5*10 ¹¹ – коэффициент. Например, при определённой выше скорости ветра 15, 6 м/с L = 5∙ 10 ¹¹ ∙ 10 ^–5 /15.6 = 0.32∙ 10 ⁶ м = 320 км.

Среднюю высоту волны ``h _d и период` Т волн определяем по графику (рис. 1) с помощью безразмерных параметров gL/V_w² и gt /V_w

Например, gL/V_w² = 9.8∙ 320∙ 1000 / 15.6² = 13000

g t / V _w = 9.8∙ (12 / 15.6)∙ 3600 = 27000,

где t = 12 – это двенадцать часов продолжительности ветра для морей, а 3600 – число секунд в часе. Эти значения находим на нижней горизонтальной оси графика (рис.1) и выбираем одно из этих двух, которое по кривым графика даст меньшее значение на левых вертикальных осях. В данном случае g L/V_w² = 13000 располагается чуть левее gt/V_w = 27000. Поэтому определение высоты и периода волн делаем исходя из gL/V_w² =13000.

Верхняя огибающая кривая (рис 1) – для глубокой воды с глуби-нами более 0, 5 длины волны, что маловероятный случай для курсового проекта. Поэтому определяем параметр gd/V_w² (правая вертикальная шка-ла на рис 1), где d – естественная глубина воды у входа в порт. Например, глубина у входа в порт d = 11 м. Тогда gd/V_w² = 9, 8 * 11 / 15, 6² = 0, 44. Поэтому приближенно принимаем кривую, заканчивающуюся у правой вертикальной шкалы на 0, 4. От gL/V_w² =13000 идем вверх до кривой 0, 4 и влево до шкал g `h/` V_w² и g` T/V<sub>w .</sub> Получается в данном случае: g`h /V_w² = 0, 045, откуда средняя высота волны ` h =1, 1 м (с округлением до десятых). gT/V<sub>w</sub> = 2, 7, откуда средний период волн `Т = 4, 3с

Рис.1. График определения элементов ветровых волн в глубоководной и мелководной зонах

Длина волны l=` gT ²/2p = 9, 8∙ 4, 3²/(2∙ 3, 14) = 29 м (с округлением до целых).

Средняя высота волны – это ещё не расчётная величина, для определения которой необходимо сначала принять какую то расчётную обеспеченность (вероятность появления). Расчетную обеспеченность высот волн в системе при определении защищенности акватории порта принимают 5%. Расчетная высота волны с обеспеченностью 5% определяется по графику на рис. 2. Например, при gd /V_w² = 0, 44 по рис. 2 при 5% получаем к_i =h_i /h = 1, 8, а высота волны h = 1, 1∙ 1, 8 = 2 м. В дальнейшем эта высота волны при определении дифракции волн на акватории принимается в качестве исходной расчетной волны у входа в порт (в курсовом проекте порта в Белом море).

Рис.2. Графики значений коэффициента К_i