ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΚΥΜΑΤΟΔΗΓΗΣΗΣ ΣΤΟ ΘΑΛΑΣΣΙΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

ΓΕΝΙΚΑ

ΕΞΑΜΗΝΟ ΦΟΙΤΗΣΗΣ: 1ο
ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ: Τεχνολογίες Αιχμής
ΠΙΣΤΩΤΙΚΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ: 6

ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΕΣ

Κων. Μπελιμπασάκης, Γερ. Αθανασούλης

ΣΤΟΧΟΣ

Το μάθημα προσφέρει στους φοιτητές:
1) Το απαραίτητο θεωρητικό υπόβαθρο για την κατανόηση των βασικών φαινομένων κυματοδήγησης στο θαλάσσιο περιβάλλον, σε ότι αφορά τη φυσική της διάδοσης των ακουστικών κυμάτων σε πολυστρωματοποιημένα και ανομοιογενή μέσα, όπως ο θαλάσσιος ακουστικός κυματοδηγός, και της διάδοσης των επιφανειακών υδάτινων κυματισμών σε λωρίδα ρευστού γενικής βαθυμετρίας, σε αλληλεπίδραση με το θαλάσσιο πυθμένα.
2) Εξειδικευμένες γνώσεις για τις αρχές που διέπουν τα ανωτέρω φαινόμενα, και τη μαθηματική μοντελοποίηση των σχετικών προβλημάτων αρχικών και συνοριακών τιμών και των βασικών μεθόδων και τεχνικών επίλυσης.
3) Παρουσίαση και συζήτηση τεχνολογικών και εφαρμογών και περιβαλλοντικών θεμάτων στις κατευθύνσεις των κυµάτισμών βαρύτητας και των ηχητικών κυµάτων στη θάλασσα.

ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ

Γραπτή τελική εξέταση

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

Το θαλάσσιο περιβάλλον ως φορέας φαινομένων κυματοδήγησης. Γενικές αρχές της κυματικής. Αρχή των Ήρωνος-Fermat. Θεωρία ακτίνων. Ανάκλαση, διάθλαση και περίθλαση σε στρωματοποιημένα και σε ανομοιογενή μέσα. Θεωρήματα αναπαράστασης του κυματικού πεδίου σε κυματοδηγούς με μη-επίπεδα σύνορα. Μεταβολικές αρχές στο επίπεδο της συχνότητας και στο επίπεδο του χρόνου. Θεωρία συζευγμένων ιδιομορφών. Συναρτήσεις Green σε κυματοδηγούς με μη-επίπεδα σύνορα. Σκεδαστής μέσα σε κυματοδηγό. Αριθμητικές λύσεις προβλημάτων σκέδασης κυματοδήγησης. Επισκόπηση βασικών εννοιών και εξισώσεων της Μηχανικής Ρευστών. Παραγωγή κυματικών εξισώσεων για κύματα ελεύθερης επιφάνειας και ακουστικά κύματα. Συνοριακές συνθήκες. Συνθήκες ακτινοβολίας. Διατύπωση του προβλήματος κυματοδήγησης σε στρωματοποιημένα και σε ανομοιογενή μέσα. Απλές λύσεις με χωρισμό μεταβλητών (άπειρη και ημιάπειρη λωρίδα). Διαδιδόμενες και αποσβεννύμενες ιδιομορφές. Ενεργειακά θεωρήματα. Ταχύτητα ομάδας. Συναρτήσεις Green σε κυματοδηγούς απλού σχήματος. Τεχνολογικές και περιβαλλοντικές εφαρμογές των κυμάτων βαρύτητας (επίδραση σε κατασκευές και στο θαλάσσιο/παράκτιο περιβάλλον, κυματική ενέργεια). Τεχνολογικές και περιβαλλοντικές εφαρμογές των ηχητικών κυμάτων (υποθαλάσσια τηλεπικοινωνία, θαλάσσια τομογραφία, τηλεπισκόπηση θαλάσσιου περιβάλλοντος, θόρυβος ναυσιπλοίας).

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Barton, G. Elements of Green’s functions and propagation, Oxford Press, 1989.
Elmore W., Heald M, Physics of waves, Dover, 1969.
Boyles, C.A., Acoustic Waveguides: Applications to Oceanic Science, John Wiley and Sons, 1984
Brekhovskikh, L.M., Godin, O.A., Acoustics of layered media Vol.1: Plane and quasi-plane waves, Vol.2: Point sources and bounded beams, Springer-Verlag, 1992.
Brekhovskikh, L.M., Lysanov, Y.P., Fundamentals of Ocean Acoustics, Springer-Verlag, 2003
Frisk, G., Ocean and seabed acoustics, Prentice Hall, 1994.
Jensen, F.B., Kuperman, W.W., Porter, M.B., Schmidt, H.,2011, Computational Ocean Acoustics, 2nd Edition, Springer.
Dingemans, M.W., Water Wave Propagation over Uneven Bottoms, World Scientific, 1997
Mei C.C, The applied dynamics of ocean surface waves. World Scientific, 1989 (2nd Reprint, 1994).
Stoker, J.J., Water waves, Interscience, 1957.
Αθανασούλης Γ.Α. & Μπελιμπασάκης Κ.Α. 2002, «Κυματικά Φαινόμενα στο Θαλάσσιο Περιβάλλον», Σημειώσεις ΕΜΠ.