Хвилі на поверхні води

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Морська хвиля та рух часток в воді, коли довжина хвилі набагато більша за глибину. Формування ребристого пісчаного дна.
Морська хвиля

Хвилюва́ння, хви́лі на воді́ — коливальні рухи поверхневих мас води у водоймах (морях, океанах, озерах, річках ) з утворенням водяних валів (хвиль), викликані вітром, зміною атмосферного тиску, землетрусами, рухом суден, різкою зміною профілю дна тощо. Загальною властивістю хвиль на воді є наявність дисперсії, що суттєво впливає на розвиток хвильових процесів на поверхні води. Саме в зв'язку з явищем дисперсії розрізняють хвилі на глибокій Воді (довжина хвилі менша за глибину водойми) та хвилі на мілкій воді, Для цих останніх явище дисперсії не спостерігається і їх фазова швидкість визначається глибиною водойми[1].

При відхиленні точок на поверхні рідини від положення рівноваги починають діяти дві сили, які намагаються повернути їх в рівноважний стан - це сили поверхневого натягу та сили ваги. У залежності від довжини хвилі одна із цих сил може стати превалюючою. В зв'язку з цим розрізняють поверхневі хвилі капілярні і гравітаційні.

Принципово важливим є розподіл хвиль на поверхні води на лінійні і нелінійні. Визначальним параметром при цьому є величина відношення амплітуди хвилі до її довжини,[2].

Вітрові хвилі — коливальні рухи води на поверхні водойм, що виникають внаслідок дії вітру.

Брижі — невеликі, неправильної форми хвилі, що виникають на поверхні води під впливом поривів вітру.

Буруни - хвилі, що з піною розбиваються об підводні та надводні перепони.

Хвилі, що генеруються судном[ред.ред. код]

Крім різного типу хвиль, що формуються на поверхні води в процесі взаємодії атмосфери і океану, збурення на водяній поверхні виникають при русі на воді різних транспортних засобів (човнів, суден, паромів та шн.). Такі хвилі мають специфічні особливості, пов'язані з локальних характером лії на поверхню води. Перше пояснення механізму генерації таких хвиль та визначення особливостей їх поширення належать лорду Кельвіну. Ним відмічена характерна форма хвильової картини за судном, яка складається суперпозицією поперечних по відношенню до напрямку руху, хвиль та та біжучих хвиль, що поширюються під первним кутом до цього напрямку. Для глибокої водойми кут розхилу клиновидної хвилевої картини не залежить від швидкості руху судна і складає 18 градусів і 28 мінут.

Використання енергії хвиль[ред.ред. код]

Поширення хвиль будь-якої фізичної природи пов'язано з переносом енергії. Враховуючи значну густину води поверхневі (гравітаційні) хвилі, в яких спостерігається значний підйом частинок води над положенням рівноваги, мають переносити досить значну енергію. Саме з цим значним запасом енергії пов'язана і руйнівна дія хвиль під час потужних штормів.

Вигляд зруйнованої під час шторму хвильової електростанції

.На рисунку показано руйнівні наслідки зимового шторму в 1988 році для хвильової електростанції в Øygarden поблизу Бергена (Bergen) в Норвегії.

Значні запаси енергії в гравітаційних хвилях стимулюють дослідження можливостей використання їх, як джерела відновлюваної енергії. Детальний огляд проведених робіт різних країнах та аналіз досвіду конструкторської реалізації різних механізмів для перетвоення енергії хвиль в електичну енергію, або енергію потоку газу, продставлено в [3]


Схематичне зображення механізму, що є елементом станції для використання хвильової енергії показано на рисунку. Енергія хвильових рухів розподілена по великій площі, що , звичайно, утруднює завдання практичного її використання. Для досягнення ефективного перетворення хвильової енергії в корисну енергію необхідно вирішувати значну кількість інженерних задач та забезпечувати відповідний рух елементів, кінетична енергія яких і є корисною енергією.

Коливання елементу в пристрої для використання хвильової енергії

Примітки[ред.ред. код]

  1. Г. Ламб Гидромеханика, -Москва-Ленинград, Изд-во технико-теоретической литературы, 1947, 928 с.
  2. Дж. Уизем, Линейные и нелинейные волны, -Москва, Мир, 1977, 624 с.
  3. Antonio F. de O. Falkao Wave energy utilization: A review of the Technologies. Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol.14, 2010, p.899-918.

Див. також[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]