حل عددی اثرات غیر خطی امواج آب حول یک استوانه افقی و بزرگ در دریا با استفاده از یک روش بهبود یافته در حوزه زمان

اجسام استوانه ای بزرگ یکی از اجزاء اصلی سازه های دریایی را تشکیل می دهد. این سازه ها در استخراج نفت و گاز در دریا، مخازن دریایی، مهندسی بندر، موج شکن های شناور، ساخت اسکله ها و پلها و استخراج انرژی اقیانوس استفاده می شود. با توجه به عواقب ناگوار جانی و مالی ناشی از خرابی و انهدام این سازه های بزرگ دریایی چنانچه عدد مشخصه کیولگان- کارپنتر کمتر از 2.2 باشد نیروهای هیدرودینامیکی وارد بر سازه که منشاء لزجت داشته باشند در مقایسه با نیروهای وارده ناشی از اینرسی و شتاب جریان ناچیز بوده و میتوان برای تحلیل مسئله جریان امواج حول جسم را پتانسیل منظور کرده و با استفاده از تئوری پراش (Diffraction) نیروهای هیدرودینامیکی وارد بر سازه را محاسبه نمود. تئوری خطی امواج برای اکثر موارد طراحی نتایج قابل قبولی می دهد، ولی در پاره ای از شرایط از جمله وقتی که شیب موج زیاد باشد تئوریهای خطی از جمله تئوری خطی پراش برای تحلیل مسئله کافی نبوده و استفاده از تئوری غیر خطی پراش ضروری می شود. سه روش عمده بدین منظور دنبال شده است، روش اول بر اساس حل مرتبه دوم برای امواج منظم با استفاده از روش اختلالی در حوزه فرکانس می باشد. روش دوم بر اساس حل غیر خطی کامل و استفاده از روش گام برداری زمانی است که در آن شرایط مرزی سطح آزاد در روی آن بطور لحظه ای اعمال می شود. نیاز به زمان محاسباتی زیاد، حساسیت به ناپایداری و خطاهای عددی باعث شده اند که روش فوق کمتر مورد استفاده قرار گیرد. در روش سوم از روش اختلالی همراه با گام برداری زمانی (حوزه زمان) استفاده شده است.