24033

اصلاح مكانيزم‌هاي انتقال انرژي از باد به موج در مدل‌هاي نسل سوم در زمان طوفان‌هاي حاره‌اي

دكتري

مهندسي عمران-سواحل، بنادر و سازه هاي دريايي

1393

1399/11/5

دكتر سيدمصطفي سيادت موسوي، دكتر عباس يگانه بختياري

مهندسي عمران

امواج ناشي از باد يكي از مهم‌ترين پديده‌هاي قابل مشاهده و اندازه‌گيري در اقيانوس‌ها است كه در اثر تغييرات فشار هوا و آشفتگي وارده از سوي باد بر آب‌ها به وجود مي‌آيند. امواج ناشي از باد انرژي بيش‌تري نسبت به امواج ناشي از زلزله، نيروي گرانش زمين و اجرام آسماني، نيروي كوريوليس و نيروي كشش سطحي دارد. امواج ناشي از طوفان‌هاي دريايي به دليل سرعت‌هاي باد بسيار بزرگ، تفاوت جهت باد در اطراف مركز طوفان و تغييرات شعاعي سرعت باد از اهميت ويژه‌اي برخودار هستند؛ به طوري كه ساختار طوفان موجب مي‌شود در يك طرف از طوفان رشد موج و در طرف ديگر زوال موج رخ دهد. تاكنون مدل‌هاي عددي مختلفي جهت شبيه‌سازي امواج ناشي از باد ارائه شده كه هريك براي شرايط فيزيكي خاصي عملكرد بهتري دارند. در اين تحقيق به ارزيابي مكانيزم انتقال انرژي از باد به موج در شرايط طوفاني با استفاده از مدل عددي نسل سوم WAVEWATCH-III پرداخته شده است. براي انجام اين تحقيق پس از استخراج داده‌هاي مربوط به مشخصات باد و عمق‌سنجي از پايگاه‌هاي مربوطه، اموج ناشي از باد با استفاده از بسته‌هاي محاسباتي مختلف موجود در مدل WAVEWATCH-III در زمان حضور طوفان Ivan (2004) در خليج مكزيك شبيه‌سازي شده و پارامترهاي تاثيرگذار متناسب با شرايط طوفان‌ها بهينه‌سازي شده‌اند. از آنجا كه جهت بين باد و موج در اطراف طوفان متغير است، بر ميزان انتقال انرژي از باد به موج اثر مي‌گذارد. به همين جهت در اين تحقيق با ارزيابي اين تاثيرات با استفاده از تحليل‌هاي آماري و طيفي، يك بسته محاسباتي براي شبيه‌سازي امواج در شرايط طوفاني ارائه شده است. تاكنون مدل‌هاي تحليلي مختلفي براي شبيه‌سازي ميدان باد ناشي از طوفان‌هاي حاره‌اي پيشنهاد شده است كه در آن سرعت باد به صورت يك تابع شعاعي از مركز طوفان تعريف مي‌شوند و پارامترهايي همانند سرعت ماكزيمم باد، شعاع باد ماكزيمم، ضريب شكل طوفان و سرعت انتقالي تاثيرگذار هستند. در اين تحقيق پس از مش‌بندي ميدان باد و استخراج داده‌هاي طوفان‌هاي Lili(2002) ،Ivan(2004) ، Katrina(2005) ،Gustav(2008) وIke(2008) به ارائه يك روش كاربردي جهت محاسبه شعاع باد ماكزيمم پرداخته شده و سپس بهترين مدل تحليلي براي شبيه‌سازي ميدان باد ناشي از طوفان معرفي شده است.

1400/04/27

Modification Energy Transfer Mechanism from Wind to Wave in Third Generation Models During Tropical Storm

1/1/1900 12:00:00 AM

wind-induced waves are one of the most important measurable in oceans measurable which are caused by the changes of air pressure and the turbulence of the wind on the waters. wind-induced waves have more energy than waves due to earthquake, gravity forces and celestial bodies, Coriolis force, and surface tension force. hurricane-induced waves because of the very large wind speeds, the difference in wind direction around the center of the storm, and the radical changes of wind speed are of particular importance. so that the structure of the hurricane leads to wave growth on one side of the hurricane and wave dissipation on the other side of the hurricane. so far, various numerical models have been proposed to simulate wind-induced waves that have defined for certain physical conditions. in this research, the energy transfers mechanism of wind to wave in stormy conditions have been investigated using the third-generation numerical model as WAVEWATCH-III.to do this research after extraction of the wind data and bathymetry from related databases wind-induced wind is simulated using different source term packages of WAVEWATCH-III during Hurricane Ivan (2004) in the Gulf of Mexico in order to optimize affected parameters in hurricane conditions. Since the direction between the wind and the wave is variable around the storm can influence the energy transfer rate from wind to wave. in this study, a new source term package is proposed to simulate hurricane-induced waves using statistical and spectral analysis. Various analytic models have been proposed to simulate the wind field due to tropical storms, where wind speed is defined as a radial function of the center of the storm, different parameters such as maximum wind speed, a radius of the maximum wind, hurricane shape parameter, hurricane translation speed and the orientation of the trajectory, etc., affect the shape of a hurricane. Hurricanes Lili (2002), Ivan (2004), Katrina (2005), Gustav (2008), and Ike (2008) from the Gulf of Mexico were used for skill assessment in order to introduce the best analytic models

امواج ناشي از باد، طوفان‌هاي حاره‌اي، مدل WAVEWATCH-III، مدل تحليلي باد

wind-induced waves, tropical storms, WAVEWATCH-III, analytical wind model