Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия «Материалы. Конструкции. Технологии»
Автоматизация вычисления параметров ветровых волн, развивающихся на акватории водохранилищ
Опубликована: 2021-11-08
  • В. Г. Котлов Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)
  • А. Г. Поздеев Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)
  • Ю. А. Кузнецова Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)

Аннотация

Параметры ветровых волн, развивающихся на акватории водохранилищ, оказывают влияние на надежность эксплуатации гидротехнических сооружений. Определение реакции конструкций, расположенных на акваториях водохранилищ, на волновую нагрузку является основой расчета прочности сооружений гидроузлов. Динамический характер волновых нагрузок вызывает рост напряжений в конструкции, что при длительном периоде эксплуатации сооружений может служить причиной их разрушения.
Оценка параметров ветровых волн, развивающихся на акватории водохранилищ, влияющих на силовое воздействие воды на погруженные конструкции, определяет устойчивость и степень надежности функционирования гидроузлов. В связи с этим в работе произведена автоматизация вычисления распределений направления и скорости ветра во времени на акватории водохранилища на основе модели Вейбулла в среде MathCad, что позволило построить графики изменения величины и направления скорости ветра на акватории Чебоксарского гидроузла в зависимости от месяца года. Обработка исходных данных произведена на основе сплайн-аппроксимации коэффициента вариации скорости, величины и направления вектора скорости дрейфа волнения.
В результате определена плотность распределения давления поверхностных волн в зависимости от частоты при различных скоростях волн. Произведена оценка воздействия волны синусоидальной формы на формирование сил, поддерживающих плавающие тела. Вычислены геометрические параметры поверхностных волн на основе решения дифференциального уравнения второго порядка.

Биографии авторов

В. Г. Котлов, Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)

кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры строительных конструкций и водоснабжения, директор института строительства и архитектуры Поволжского государственного технологического университета, советник РААСН, г. Йошкар-Ола. Область научных интересов — соединения элементов деревянных конструкций, тепломассоперенос. Автор 128 публикаций, в том числе 3 монографии, 6 учебных пособий и 8 авторских свидетельств и патентов РФ и 13 патентов на полезную модель.

А. Г. Поздеев, Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры строительных конструкций и водоснабжения, советник РААСН, Поволжский государственный технологический университет, г. Йошкар-Ола. Область научных интересов — исследование и моделирование русловых процессов в нижних бьефах гидроузлов, математическое моделирование в гидродинамике и экологии, автоматизация расчета инженерных систем водо-, газо- и теплоснабжения в строительстве. Автор более 100 публикаций, в том числе 10 монографий, 13 учебных пособий, 11 патентов и авторских свидетельств на изобретения.

Ю. А. Кузнецова, Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры строительных конструкций и водоснабжения, Поволжский государственный технологический университет, г. Йошкар-Ола. Область научных интересов — исследование и моделирование русловых процессов в нижних бьефах гидроузлов, математическое моделирование в гидродинамике и экологии. Автор более 90 публикаций, в том числе 5 монографий, 12 учебных пособий и патента РФ.

Литература

1. Арфкен Г. Математические методы в физике. Москва : Атомиздат, 1970. 712 с.
2. Бреббиа К., Уокер С. Динамика морских сооружений. Ленинград : Судостроение, 1980. 230 с.
3. Лаврентьев М. А., Шабат Б. В. Проблемы гидродинамики и их математические модели. Москва : Наука, 1973. 408 с.
4. Лайтхилл Дж. Волны в жидкостях. Москва : Мир, 1981. 600 с.
5. Поздеев А. Г., Кузнецова Ю. А. Оценка размыва нижнего бьефа гидроузла на основе методов технической диагностики и производственных функций // Вестник Поволжского государственного техно- логического университета. Серия: Материалы. Конструкции. Технологии. 2021. № 1. С. 36–46.
6. Поршнев С. В. Компьютерное моделирование физических систем с использованием пакета MathCAD : учебное пособие. 2-е изд., доп. Москва : Горячая линия – Телеком, 2011. 320 с.
7. Седов Л. И. Методы подобия и размерности в механике. Москва : Наука, 1972. 375 с.
8. Семененко М. Г. Математическое моделирование в MathCad. Москва : Альтекс-А, 2003. 208 с.
9. Сретенский Л. Н. Теория волновых движений жидкости. Москва : Наука, 1977. С. 54–60.