Дисперсія хвиль · Спектр JONSWAP · Килявання судна · Стан моря · Зибь
Моделюйте поверхневі океанічні хвилі від глибоководної дисперсії до обмілинного обвалення. Дізнайтесь, як зибь проходить тисячі кілометрів, як хвилі взаємодіють з корпусом судна, та розраховуйте стан моря за спектром JONSWAP.
Дисперсійне співвідношення ω² = gk·tanh(kd) пов'язує частоту хвилі з хвильовим числом і глибиною. На глибоководді (d ≫ λ/2): фазова швидкість c = √(g/k), групова cg = c/2. На мілководді (d ≪ λ/20): c = √(gd), cg = c. Довші хвилі рухаються швидше — саме тому зибь від далеких штормів прибуває першою.
Спектр JONSWAP описує розподіл енергії вітрових хвиль. Пікова частота f_p визначає домінуючий період хвилі. Значна висота хвилі Hₛ ≈ 4√(m₀), де m₀ — нульовий спектральний момент. Форма спектра залежить від стадії розвитку хвильового поля.
Судно у хвилях поводиться як система пружина-маса-демпфер: z̈ + 2ζω_n·ż + ω_n²·z = F_хвилі/m. Резонанс виникає, коли натуральний період килявання T_судна ≈ T_хвилі, що призводить до великих рухів навіть при помірних хвилях. Для судна 100 м натуральний період ≈ 8–12 с.
Використовуйте пресети для встановлення стану моря від спокійного до штормового. Регулюйте значну висоту хвилі Hₛ, піковий період, глибину води та довжину судна. Спостерігайте за профілем хвилі та килявання судна. Перевіряйте індикатор резонансу — він стає червоним, коли T_судна ≈ T_хвилі.