Load motion on an ice cover in the presence of a liquid layer with velocity shear

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The behavior of an ice cover on the surface of an ideal incompressible fluid of finite depth under the action of a pressure domain that moves rectilinearly at a constant velocity in the presence of a current with velocity shift in the upper layer is studied. It is assumed that the ice deflection is steady in the coordinate system moving with the load. The Fourier transform method is used within the framework of the linear wave theory. The critical velocities, the deflection of ice cover, and the wave forces are studied depending on the current velocity gradient, the shear layer thickness, the direction of motion, and the compression ratio.

Full Text

Restricted Access

About the authors

L. А. Tkacheva

Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН

Author for correspondence.
Email: tkacheva@hydro.nsc.ru
Russian Federation, Новосибирск

References

  1. Ткачева Л.А. Движение нагрузки по ледяному покрову при наличии течения со сдвигом скорости // Изв. РАН. МЖГ. 2023. № 2. С. 113–122.
  2. Thompson P.D. The propagation of small surface disturbances through rotational flow // Ann. NY Acad. Sci. 1949. V. 51. P. 463–474.
  3. Abdullah A.J. Wave motion at the surface of a current which has an exponential distribution of vorticity // Ann. NY Acad. Sci. 1949. V. 51. P. 425–441.
  4. Fenton J.D. Some results for surface gravity waves on shear flows // J. Inst. Maths. Applics. 1953. V. 1. P. 1–20.
  5. Peregrine D.H. Interaction of water waves and currents // Adv. Appl. Mech. 1976. V. 16. P. 9–117.
  6. Kirby J.T., Chen T.M. Surface waves on vertically sheared flows: Approximate dispersion relation // J. Geophys. Res. 1989. V. 94. P. 1013–1027. doi: 10.1029/jc094ic01p01013.
  7. Skop R.A. Approximate dispersion relation for wave-current interactions // J. Waterw., Port, Coastal, Ocean Eng. 1987. V. 113. P. 187–195.
  8. Swan С., James R. A simple analytical model for surface water waves on a depth-varying current // Appl. Ocean Res. 2001. V. 22. P. 331–347.
  9. Stewart R.H., Joy J.W. HF radio measurements of surface currents // Deep Sea Res. 1974. V. 21. P. 1039–1949.
  10. Shrira V.I. Surface waves on shear currents: Solution of the boundary-value problem // J. Fluid Mech. 1993. V. 252. P. 565–584.
  11. Thompson P.D. The propagation of small surface disturbances through rotational flow // Ann. NY Acad. Sci. 1949. V. 51. P. 463–474.
  12. Герценштейн С.Я., Ромашева Н.Б., Чернявский М.В. О возникновении и развитии ветрового волнения // Изв. РАН. МЖГ. 1988. № 3. С. 163–169.
  13. Longuet-Higgins M.S. Instabilities of a horizontal shear flow with a free surface // J. Fluid Mech. 1998. V. 364. P. 147–162.
  14. Smeltzer B.K., Ellingsen S.A. Surface waves on arbitrary vertically-sheared currents // Phys. Fluids. 2017. V. 29. P. 047102.
  15. Zhang X. Short surface waves on surface shear // J. Fluid Mech. 2005. V. 541. P. 345–370.
  16. Стурова И.В. Действие пульсирующего источника в жидкости при наличии сдвигового слоя // Изв. РАН. МЖГ. 2023. № 4. С. 14–26.
  17. Brown M.K. A quadratically convergent Newton-like method upon Gaussian elimination // SIAM Numer. Anal. 1969. V. 6. № 4. P. 560–569.
  18. Лайтхилл Дж. Волны в жидкостях. М.: Мир, 1981.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. An example of eigenvectors of the dispersion relation for the system of equations (2.3), (2.4).

Download (62KB)
3. Fig. 2. Wave number curves for an ice cover of 50 m thickness, 1–3 –

Download (105KB)
4. Fig. 3 Dependence of critical velocities on the thickness of the shear layer at (a, b) and (c, d), y = 0 (a, c) and y = p (b, d): curves 1–5 correspond to the values

Download (263KB)
5. Fig. 4. Ice cover deflection at –Q = 0 (a, b) and –Q = 1 (c, d), y = 0 (a, c) and y = p (b, d): 1 – S = 0; 2, 3 – S = 0.3, 0.5 for two layers H1 = 5 m, H2 = 45 m; 4, 5 – S = 0.3, 0.5 for one layer H1 = H = 50 m.

Download (498KB)
6. Fig. 5. Dimensionless wave force coefficients A1, A2 depending on the load movement speed at –Q = 0, y = 0 (a), y = p/2 (b) and y = p (c): 1 – S = 0; 2, 3 – S = 0.3, 0.5 for two layers: H1 = 5 m, H2 = 45 m; 4, 5 – S = 0.3, 0.5 for one layer: H = 50 m.

Download (178KB)
7. Fig. 6. Dimensionless wave force coefficients A1, A2 depending on the load movement speed at = 1, y = 0 (a), ψ = p/2 (b) and ψ = π (c): 1 – S = 0; 2, 3 – S = 0.3, 0.5 for two layers: H1 = 5 m, H2 = 45 m; 4, 5 – S = 0.3, 0.5 for one layer: H = 50 m.

Download (175KB)
8. Fig. 7. Contribution of additional roots to wave forces depending on the speed of load movement at H1 = 5 m, ψ = π/2,  = 0 (a),  = 1 (b): 1–2 – S = 0.3, 0.5.

Download (141KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».