Impact of nonlinear standing waves underneath a deck

A theoretical approach was applied to investigate the impact of nonlinear standing waves underneath a horizontal deck. A solution was achieved by applying a boundary element method. The model was applied to predict impact pressure underneath a deck. The results show that the wave impact is a very complex momentary process. The influence of initial boundary conditions, wave parameters and deck clearance on impact pressure are analysed. The analysis shows that purely sinusoidal waves of very small amplitude may cause an impact pressure several orders of magnitude higher than a pressure arising from typical applications of a linear wave theory. The analysis shows that all these non-intuitive outcomes arise from the complexity of a wave impact process and its enormous sensitivity to initial conditions what indicates serious difficulties in a reliable prediction of a wave impact for complex wave fields or other structures. Laboratory experiments were conducted to validate theoretical results.

Zbadano proces uderzenia nieliniowych, stojących fal wodnych w spód poziomego pokładu. Wykorzystano podejście teoretyczne, którego rozwiązanie opiera się na Metodzie Elementów Brzegowych. Za pomocą modelu wyznaczono ciśnienia generowane uderzeniem fal wodnych. Wyniki wskazują na to, że proces jest bardzo złożony i ma charakter impulsowy. Analizowano wpływ początkowych warunków brzegowych, parametrów fali oraz wysokości zawieszenia pokładu nad powierzchnią spokoju na generowane ciśnienia. Wyniki pokazują, że nawet fale sinusoidalne, o małej amplitudzie mogą wywołać ciśnienia kilkukrotnie większe niż ciśnienia wynikające z typowych zastosowań teorii liniowej falowania. Pokazują również, że często nieintuicyjne wnioski wynikają ze złożoności procesu uderzenia fali i jego dużej czułości na początkowe warunki brzegowe. Wskazuje to na poważne trudności w wiarygodnym modelowaniu procesu uderzenia dla złożonych pól falowych oraz skomplikowanych układów geometrycznych budowli. Przeprowadzono również pomiary laboratoryjne w celu uzyskania danych do walidacji modelu numerycznego. Opracowany model zapewnia wyniki z dokładnością umożliwiającą zastosowanie go w zadaniach inżynierskich.