Efficiency Estimation of Variable Pitch Propeller on Steering Thruster*

â íåé ñäåëàíà ïîïûòêà ó÷åñòü âçàèìîäåéñòâèå âîëí ñàòìîñôåðíûì ïîãðàíè÷íûì ñëîåì.Ïîçäíåå áûëà ðàçðàáîòàíà ìîäåëü WAVEWATC. Îíàïî ñóòè ÿâëÿåòñÿ ðàçâèòèåì ìîäåëè WAM â îòíîøåíèèïàðàìåòðèçàöèè ôóíêöèè èñòî÷íèêà, õîòÿ àïïðîêñèìàöèÿñëàáîíåëèíåéíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ èñïîëüçóåòñÿòà æå, ÷òî è â ìîäåëè WAM.  ìîäåëè WAVEWATCHïðèìåíÿåòñÿ áîëåå ñîâåðøåííàÿ ÷èñëåííàÿ ñõåìà ðåøåíèÿóðàâíåíèÿ áàëàíñà âîëíîâîé ýíåðãèè, ÷åì â ìîäåëèWAM.Ýòè ìîäåëè èíòåðåñíû ñïîñîáîì ïàðàìåòðèçàöèèôèçè÷åñêèõ ìåõàíèçìîâ, ôîðìèðóþùèõ ñïåêòð âîëíåíèÿ,íî íè îäíà èç íèõ, íè WAM, íè WAVEWATCH, íåó÷èòûâàåò ñëàáîíåëèíåéíîå âçàèìîäåéñòâèå â òî÷íîìïðåäñòàâëåíèè. Ìîäåëè èñïîëüçóþò òàê íàçûâàåìîå DIAàïïðîêñèìàöèþ ñëàáîíåëèíåéíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ âñïåêòðå âîëí. Êðîìå òîãî, îíè ñîäåðæàò ðÿä ïîäãîíî÷íûõïàðàìåòðîâ.Ïîñëå îêîí÷àíèÿ ðàáîòû ìåæäóíàðîäíîé ãðóïïûWAMDI áûë ðåàëèçîâàí íîâûé ìåæäóíàðîäíûé ïðîåêòWISE (Waves In Shallow Environmental), êîòîðûé ïîñòàâèëñâîåé öåëüþ ïðîäîëæèòü èññëåäîâàíèÿ è ñîçäàòü áîëååñîâåðøåííóþ ìîäåëü âåòðîâîãî âîëíåíèÿ ïðèìåíèòåëüíîê ìåëêîâîäíûì àêâàòîðèÿì. Òàêàÿ ìîäåëü ñîçäàíàè ïîëó÷èëà íàçâàíèå SWAN (Simulating Waves Nearsshore).Ýòî ìîäåëü òðåòüåãî ïîêîëåíèÿ, êîòîðàÿ ïîìèìî ïàðàìåòðèçàöèèôèçè÷åñêèõ ìåõàíèçìîâ, ôîðìèðóþùèõñïåêòð âîëí íà ãëóáîêîé âîäå, âêëþ÷àåò äîïîëíèòåëüíîýôôåêòû ðåôðàêöèè, òðåõâîëíîâûõ âçàèìîäåéñòâèé èäèññèïàöèè âîëíîâîé ýíåðãèè, ñâÿçàííîé ñ îáðóøåíèåìâîëí íà ìåëêîâîäüå.Äëÿ ÷èñëåííîãî ìîäåëèðîâàíèÿ âåòðîâîãî âîëíåíèÿèñïîëüçóåòñÿ òàêæå ìîäåëü AARI-PD2, êîòîðàÿ ÿâëÿåòñÿñïåêòðîðàçðåøàþùåé, ò.å. ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü îöåíêè ÷àñòîòíî-óãëîâîãîñïåêòðà è âñåõ åãî èíòåãðàëüíûõ ïàðàìåòðîâ.Ìîäåëü ñîñòîèò èç òðåõ áëîêîâ:ïàðàìåòðè÷åñêîé ìîäåëè âåòðîâîãî âîëíåíèÿ, êîòîðàÿîïèñûâàåòñÿ òðåìÿ ïàðàìåòðàìè: ÷àñòîòîé ñïåêòðàëüíîãîïèêà, íóëåâîãî ìîìåíòà ñïåêòðà è ãåíåðàëüíîãî íàïðàâëåíèÿðàñïðîñòðàíåíèÿ âîëí;ñïåêòðàëüíîé ìîäåëè ýâîëþöèè çûáè;áëîêà âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó âåòðîâûìè âîëíàìè èçûáüþ. Íåñìîòðÿ íà åå ïðîñòîòó, îíà äàåò äîñòàòî÷íî íàäåæíûåðåçóëüòàòû è îáëàäàåò âûñîêèì áûñòðîäåéñòâèåì,÷òî ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü åå ïðè âûïîëíåíèè îïåðàòèâíûõðàñ÷åòîâ â ðåàëüíîì ìàñøòàáå âðåìåíè è äëÿðåøåíèÿ çàäà÷ ðåæèìíîãî õàðàêòåðà, â êîòîðûõ íåîáõîäèìîðàññ÷èòûâàòü íåïðåðûâíûå ðÿäû ïîëåé âåòðîâîãîâîëíåíèÿ çà äåñÿòêè ëåò.Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ýòà ìîäåëü ïîëó÷èëà îáîäðåíèåäëÿ ïðàêòè÷åñêîãî èñïîëüçîâàíèÿ ðåøåíèåì Öåíòðàëüíîéìåòîäè÷åñêîé êîìèññèè Ðîñãèäðîìåòà.  íàñòîÿùååâðåìÿ îíà èñïîëüçóåòñÿ â îïåðàòèâíîì ðåæèìå(äâàæäû â ñóòêè, ñ ïðîñòðàíñòâåííûì øàãîì 2.5×2.5°) âÃèäðîìåòåîöåíòðå Ðîññèè äëÿ ðàñ÷åòîâ ïðîãíîçîâ âåòðîâîãîâîëíåíèÿ â Ìèðîâîì îêåàíå.Óêàçàííûå ìîäåëè ïðèìåíåíû íàìè äëÿ èññëåäîâàíèÿïðîöåññîâ ïåðåôîðìèðîâàíèÿ ðåëüåôà äíà â ìåëêîâîäíûõðàéîíàõ Áàëòèéñêîãî ìîðÿ.Èíôîðìàöèîííîé áàçîé äëÿ âûïîëíåíèÿ ðàñ÷åòîââåòðà è âîëíåíèÿ ïîñëóæèëè äàííûå ðåàíàëèçà ïðèçåìíîãîäàâëåíèÿ è ñêîðîñòè âåòðà åâðîïåéñêîãî öåíòðà(ECMW) çà 45-ëåòíèé ïåðèîä, êîòîðûå ïîêàçàëè ëó÷øååñîîòâåòñòâèå ôàêòè÷åñêèì íàáëþäåíèÿì íà ïðèáðåæíûõñòàíöèÿõ, ÷åì äðóãèå èñòî÷íèêè (íàïðèìåð,àìåðèêàíñêèé ðåàíàëèç NCEP/NCAR).Ïðè ðàñ÷åòå âåòðîâîãî âîëíåíèÿ ó÷èòûâàëîñü íàëè-÷èå ëåäÿíîãî ïîêðîâà è ðàñïðåäåëåíèå ãëóáèí. Ñ ýòîéöåëüþ ñôîðìèðîâàíû òðè ðàñ÷åòíûå îáëàñòè ñ ðàçëè÷íûìïðîñòðàíñòâåííûì ðàçðåøåíèåì:– ãåíåðàëüíàÿ, ïîêðûâàþùàÿ âñå Áàëòèéñêîå ìîðåñ øàãîì ïî øèðîòå 0.25 o (~27.75 êì) è øàãîì ïî äîëãîòå0.50 o (~ 27.75 êì). Ãåíåðàëüíàÿ ðàñ÷åòíàÿ îáëàñòü ïîêàçàíàíà ðèñ.1.– âëîæåííàÿ, ïîêðûâàþùàÿ àêâàòîðèþ áóõòû Ïîðòîâàÿñ øàãîì ïî øèðîòå 0.1 ’ (~ 185 ì) è øàãîì ïî äîëãîòå0.2 ’ (~ 185 ì);– âëîæåííàÿ, ïîêðûâàþùàÿ àêâàòîðèþ áóõòû Ãðàéôñâàëüäåð-Áîääåíñ øàãîì ïî øèðîòå 0.541 ’ (~ 1 êì) èøàãîì ïî äîëãîòå 0.928 ’ (~ 1 êì).Ðèñ.1. Ðàñ÷åòíûå òî÷êè è áàòèìåòðèÿ äëÿ àêâàòîðèèÁàëòèéñêîãî ìîðÿÐåçóëüòàòû ðàñ÷åòîâ ïî ãåíåðàëüíîé ñåòî÷íîé îáëàñòèèñïîëüçîâàíû äëÿ çàäàíèÿ ãðàíè÷íûõ óñëîâèé íàëîêàëüíûõ ñåòêàõ.Ìàòåìàòè÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå ïîçâîëèëî ðàññ÷èòàòüäâóìåðíûå ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿ ñêîðîñòåé âåòðàè âûñîò âîëí. Ïî ýòèì äàííûì áûëè îïðåäåëåíûíàïðàâëåíèÿ, ïî êîòîðûì â áóõòû Ïîðòîâàÿ è Ãðàéôñâàëüäåð-Áîääåíðàñïðîñòðàíÿåòñÿ íàèáîëåå èíòåíñèâíîåâåòðîâîå âîëíåíèå. Äëÿ íèõ áûëè ðàññ÷èòàíû çíà÷åíèÿñêîðîñòåé âåòðà, âîçìîæíûå îäèí ðàç â 1; 5; 10; 20; 50è 100 ëåò ïóòåì àïïðîêñèìàöèè åæåãîäíûõ ìàêñèìóìîâñêîðîñòåé âåòðà àñèìïòîòè÷åñêèì ðàñïðåäåëåíèåì Âåéáóëëà.Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòîâ ïðèâåäåíû â òàáë. 1, 2 è íàðèñ. 2, 3.Òàáëèöà 1Ýêñòðåìàëüíûå çíà÷åíèÿ ñêîðîñòè âåòðà,ñðåäíèõ âûñîò è ñðåäíèõ ïåðèîäîâ âîëííà âîëíîîïàñíûõ íàïðàâëåíèÿõ äëÿ ãëóáîêîâîäíîéòî÷êè íà ïîäõîäå ê áóõòå ÏîðòîâàÿÏàðàìåòðÑêîðîñòüâåòðà, ì/ñÑðåäíÿÿâûñîòà, ìÑðåäíèéïåðèîä, ñ1ãîä5ëåò10ëåò20ëåò50ëåò100ëåò19.0 22.7 24.6 26.3 28.3 30.01.8 2.1 2.2 2.8 3.0 3.55.6 5.7 5.8 6.2 6.5 7.0íàâèãàöèÿ è ãèäðîãðàôèÿ¹ 3(15), 2005 Ìîðñêîé âåñòíèê111