استفاده از روش جداسازي متغيرها براي مطالعه موج شكن شناور

Application of Method of Separation of Variables for Analyzing Floating Breakwater

در اين مقاله به مطالعه و بررسي روش جداسازي متغير ها و اعمال اين روش در حل مساله موج شكن شناور دوبعدي در دامنه نامحدود و عمق آب محدود تحت اثر موج خطي پرداخته شده است. روش جداسازي متغيرها به عنوان روشي تحليلي و كارا در بررسي مسايل دو بعدي مرتبط با جسم شناور مورد استفاده قرار ميگيرد. در اين روش با استفاده از تقسيم دامنه مساله به زير دامنه هاي جداگانه و سپس تخمين پتانسيل سرعت در هر زير دامنه به وسيله سري هاي متعامد، و در ادامه برقراري شروط مرزي بين زيردامنه ها، پتانسيل كل مساله و در نتيجه آن ضرايب جرم اضافه، ميرايي، و نيروهاي وارد بر جسم شناور بدست مي آيند. در اين مطالعه روش جداسازي متغير ها در مورد مقطعي مستطيلي مورد استفاده قرار داده شده و ضرايب ميرايي و جرم اضافه و همچنين نيروهاي وارد بر جسم شناور در سه درجه آزادي سوي، هيو و رول بدست مي آيند. در ادامه ضرايب بازتاب و گذزدهي و در نتيجه آن نيروي دريفت وارد بر جسم شناور بدست آمده و تاثير پارامتر لاغري در نيروي دريفت ايجاد شده روي موج شكن محاسبه مي شود نتايج نشان مي دهند متغير تاثيرگذار در ضرايب بازتاب و گذردهي موج شكن شناور، نسبت عرض موج شكن به آبخور آن بوده كه با افزايش اين متغير ضريب گذردهي كاهش و ضريب بازتاب افزايش مي يابند و لذا عملكرد موج شكن بهبود مي يابد. هم چنين نتايج نشان مي دهند متغير نسبت عمق آب به آبخور موج شكن تاثير زيادي در عملكرد موج شكن شناور ندارد.

In this article, a rectangular cross section breakwater in water of finite depth and infinite domain is studied using the separation of the variables method in regular, sinusoidal waves. Determining the radiation potentials in three degrees of freedom e.g. sway, heave and roll, added mass and damping coefficients of sway, heave and roll motions is obtained. Diffraction problem is solved according to linear wave theory and resulting forces on structure for three degrees of freedom is obtained. As far as validation of this study is concerned, results are compared with other researches. Having the diffraction potentials in each region, the transmission and reflection coefficients and drift force are obtained. Furthermore, a parametric study on the effects of water depths, floating breakwater sizes as well as wave number on transmission and reflection coefficients carried out. Some new achievement is concluded by this study. The results show that mean drift force on the breakwater increases as the ratio of width to height of the breakwater, increases in different water depths. Also, increasing the depth of water results in increasing of mean drift force, similarly. However, the effect of the width of the breakwater is more pronounced than the effect of the depth of water.