انتشار غیرخطی امواج الکترومغناطیسی در توری براگ پلاسمایی در نظر گرفته شده است. با استفاده از معادلات ماکسول همراه با مدل سیالی پلاسما و در رژیم نسبیتی ضعیف، دو معادله جفت شده بدست آمد که حاکم بر تحولات پوش امواج پیشرونده و پسرونده در یک پلاسمای سرد نامغناطیده می باشند که چگالی زمینه آن به فرم یک توری براگ مدوله شده است. سپس جوابهای غیرخطی به صورت امواج تخت با دامنه ثابت در نظر گرفته شده و پایداری آنها نسبت به یک اختلال کوچک مورد بررسی قرار گرفته است. وابستگی نرخ رشد و همچنین پنجره ناپایداری به پارامترهای مربوطه سیستم مورد کنکاش قرار گرفته است.

موج شکن ها از جمله سازه های دریایی مهم و هزینه بر می باشند. موج شکن مرکب کیسونی یکی از انواع رایج این نوع سازه در سطح دنیا بوده که عمدتا در اعماق زیاد مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به پیشرفت صنایع دریایی ایران در سال های اخیر، مطالعاتی جهت ساخت چنین موج شکن هایی در سواحل جنوب صورت گرفته است. در طراحی این سازه آن چه همواره مورد توجه جامعه مهندسین قرار گرفته است، تخمین ابعاد بهینه آن در شرایط مختلف هیدرولیکی و ژئوتکنیکی دریا می باشد. در این مقاله با در نظرگیری میدان موج غیرخطی در مقابل سازه، ابعاد آن در شرایط گوناگون هیدرولیکی و ژئوتکنیکی بهینه گردیده است. نتیجه این پژوهش ارایه منحنی هایی کاربردی در امر طراحی بهینه این سازه است به طوری که یک طراح می تواند با استفاده از این منحنی ها ابعاد بهینهی مقطع موج شکن مرکب کیسونی را در شرایط هیدرولیکی و ژئوتکنیکی گوناگون تخمین بزند که به این ترتیب صرفه جویی قابل ملاحظه ای در هزینه های احداث این سازه صورت می پذیرد.

در این مقاله معادلات غیرخطی آب کم عمق در مدلسازی عددی امواج سونامی مورد بررسی و ارزیابی قرار داده می شود. مدلسازی سونامی شامل سه مرحله تولید، انتشار و بالاروی امواج سونامی است. در این مطالعه ابتدا از یک آزمون محک برای ارزیابی کلی مدل غیرخطی آب کم عمق استفاده شد و پس از حصول اطمینان از عملکرد آن، شبیه سازی سه رویداد واقعی سونامی (2004 اقیانوس هند، 2011 ژاپن و 1945 مکران) انجام شد. همواره داده های واقعی یا آزمایشگاهی نقش مهمی در تنظیم و کالیبره کردن مدل های عددی ایفا می نمایند. تطبیق نتایج مدل سازی با داده های واقعی در این مطالعه حاکی از دقت قابل قبول مدلسازی عددی غیرخطی آب کم عمق در شبیه سازی امواج سونامی می باشد. این امر بخصوص در مورد سونامی 2011 ژاپن که شامل داده های مناسب و دقیق تر می باشد، بیشتر مشهود است. لازم به ذکر است که اختلاف بین خروجی مدلسازی و داده واقعی تنها ناشی از خطاهای دستگاهی و روش مدلسازی نمی باشد و عامل بسیار کلیدی دیگر درک ناقص از چشمه سونامی است. بدین جهت مدلسازی چشمه تولید سونامی دارای بیشترین عدم قطعیت و حیاتی ترین مرحله مدلسازی است. هرچند با وجود شناخته شده بودن معادلات موج آب، نیاز به بهبود و پیشرفت مدلسازی انتشار و بالاروی سونامی و به خصوص گنجاندن دقیق تر اثر عواملی نظیر پاشش، اصطکاک بستر و ساحل و دینامیک موج در ساحل محسوس است اما ارزیابی مناسب خطر سونامی، هشدار سونامی و آمادگی در برابر آن همگی به مدلسازی چشمه سونامی وابسته می باشند که این مسئله تاکیدی بر نقش بسیار مهم آن می باشد.

شبیه سازی عددی امواج غیرخطی در کاربردهای عملی از اهمیت خاصی برخوردار است. در این مقاله جزئیات توسعه یک مدل عددی دوبعدی در قائم که در آن از روش حجم سیال تکه ای خطی برای ضبط سطح آزاد استفاده شده، ارائه شده است. در این مدل معادلات میانگین گیری شده نویر- استوکس به روش حجم محدود گسسته شده و با کمک روش پروجکشن حل می شوند. برای مدل سازی اثرات آشفتگی جریان از مدل K-e با در نظر گرفتن جملات شناوری استفاده شده است. برای صحت سنجی مدل ابتدا یک موج دامنه کوتاه ایستا در مخزن محدود شبیه سازی شده، سپس انتشار موج استوکس منظم، موج تنها و موج کوتاه غیرخطی شبیه سازی می شود. با مقایسه نتایج عددی با نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی می توان دریافت که مدل موجود توانایی بالایی برای شبیه سازی امواج غیرخطی سطحی دارد. همچنین به وضوح می توان دید که روش حجم سیالی که برای ضبط سطح آب استفاده شده دارای دقت مناسبی است.

آب مخازن پشت سدها در بیشتر اوقات سال دارای لایه بندی جرمی است. در چنین حالتی، تخلیه آب از مخزن سد به شرط آن که دبی خروجی زیاد نباشد، تنها از لایه آب همسطح دریچه صورت می گیرد. این پدیده که به «تخلیه گزینشی» معروف است. در حوزه مدیریت کیفیت آب مخازن پدیده شناخته شده ای است، و در مخازن بر اثر حرکت امواجی بنام «امواج برشی» ایجاد می شود. نتایج مطالعات قبلی نشان می دهد که با بازشدن ناگهانی دریچه تعداد نامحدودی امواج برشی در محل دریچه تشکیل می شود که این امواج با سرعت های متفاوتی به بالادست مخزن حرکت می کنند. با حرکت هر یک از این امواج، توزیع سرعت در داخل مخزن چنان تغییر می کند که سرعت افقی در سطح دریچه بیشتر و در لایه های دیگر کاهش یافته و در نتیجه تخلیه گزینشی شکل می گیرد. نهایتا جریان در مخزن هنگامی دایمی می شود که حرکت امواج برشی توسط جریان مخزن متوقف، با بر اثر لزجت سیال میرا شوند. در این نوشتار، با فرض کوچک بودن دبی خروجی، اثرات غیرخطی ضعیف جریان پایه روی سازوکار پدیده تخلیه گزینشی با استفاده از روش تحریک چندمقیاسی مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. نتایج حاصله دلالت بر این دارند که غیرخطی شدن جریان باعث کاهش سرعت امواج برشی می شود.

به منظور ارزیابی سونامی های ناحیه فرورانش مکران، سناریوهای گوناگون رخداد زمین لرزه در این ناحیه تعریف و سونامی های ناشی از آن ها به طور عددی مدلسازی شد. با توجه به نتایج تحقیق جدید بر اساس مدلسازی حرارتی حداکثر بزرگی زلزله در سناریوها 1/9 و 7/8 در نظر گرفته شد. بر خلاف مطالعات پیشین که جهت شبیه سازی سونامی های مکران تنها یک مدل بزرگ مقیاس حاوی داده های توپوگرافی و هیدروگرافی با درشت نمایی کم را در نظر می گرفتند، در تحقیق حاضر به منظور محاسبه دقیق بالاروی، در کنار مدل سراسری یک مدل محلی با شبکه های مکانی ریزتر تعریف شد. مدلسازی سونامی با در نظر گرفتن سناریوهای مختلف و با استفاده از مدل های بوسینسکی و غیر خطی آب کم عمق انجام گرفت. نتایج حاصل بیانگر اختلاف حائز اهمنیت در استفاده از مدل های بوسینسکی و غیر خطی آب کم عمق می باشد بطوریکه برای زلزله های پایین تر مثل 3/8 این درصد اختلاف خیلی بیشتر از زلزله های بزرگتری مثل 1/9 است. این اختلاف بیشتر در زلزله 3/8 می تواند به دلیل راهیابی امواج سونامی به داخل خلیج و شکست امواج در داخل خلیج باشد که در این حالت مدل بوسینسکی قادر به شبیه سازی دقیق تری از شکست موج نسبت به غیر خطی آب کم عمق می باشد. در حالیکه برای زلزله 1/9 به علت ارتفاع بسیار زیاد امواج، اکثر امواج قبل از ورود به داخل خلیج شکسته و امواج بصورت توده آب وارد خلیج می شوند و شکست امواج کمتری نسبت به سناریوی زلزله 3/8 در داخل خلیج را شاهد هستیم.

در این تحقیق، رفتار غیرخطی عوارض توپوگرافی تپه ای شکل در برابر هجوم امواج برشی SV با استفاده از برنامه اجزای محدود آباکوس1 و در قالب مطالعات پارامتریک مورد مطالعه قرار گرفته است. مدل رفتاری استفاده شده در مدل سازی عددی بر اساس مدل غیرخطی سخت شونده کینماتیک با ضابطه گسیختگی وون-مایسز2 می باشد. در این راستا، ابتدا تپه ذوزنقه ای شکل3 با چهار ضریب شکل (SR) برابر 1/0، 3/0، 5/0، 7/0 و با زاویه شیب 45 درجه، مبنای مطالعات پارامتریک مد نظر قرار گرفته شده است. سپس جهت بررسی تاثیر شکل توپوگرافی تپه، علاوه بر تپه ذوزنقه ای، تپه ها با شکل های نیم سینوسی4 و نیم بیضی5 و با چهار ضریب شکل یاد شده نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که رفتار غیرخطی خاک منجر به برآوردهای کمتر بزرگ نمایی امواج نسبت به رفتار خطی شده است. حداکثر مقادیر بزرگ نمایی تپه ها در ضرایب شکل مختلف در دو رفتار خطی و غیرخطی در تاج تپه ها ظاهر می شوند. همچنین مقادیر بزرگ نمایی غیرخطی در تپه های ذوزنقه ای با ضریب شکل 7/0 در فرکانس های پایین با اختلافی در حدود 15 درصد نسبت به مدل خطی، کاهش می یابند. با فاصله گرفتن از اطراف تپه به طرفین، پاسخ ها به سمت میدان آزاد بدون حضور عارضه تپه تمایل می یابند. همچنین در این تحقیق مقادیر PGA در عمق و نسبت امپدانس مصالح داخل تپه به بسترطبیعی مورد بررسی قرار گرفته است.