Ako sa morská vlna pri lámaní nad koralovým útesom transformuje na rotujúci vodný tunel a aké sily pôsobia na surfovú dosku počas jazdy vnútri tejto vlny.
Cieľom bolo vytvoriť fyzikálny model toroidného prúdu vznikajúceho pri lámaní vlny nad útesom. Potrebovali sme analyzovať, ako sa kinetická energia vetra premieňa na rotačný pohyb vodného tunela a aké hydrodynamické sily pôsobia na surfovú dosku.
Použili sme metódy matematickej topológie na modelovanie tvaru torusu. Simulovali sme prúdenie vody pomocou Navierových-Stokesových rovníc a analyzovali sme vplyv geometrie koralového útesu na vznik a stabilitu toroidného tunela.
Vytvorili sme interaktívnu 3D simuláciu, ktorá zobrazuje trajektóriu vodných častíc v toroidnom prúde. Implementovali sme vizualizáciu tlakových polí a rýchlostných profilov počas jazdy surfera vnútri vlny.
Model potvrdil, že optimálny uhol nábehu surfovej dosky je 12–15 stupňov pre maximálnu stabilitu v toroidnom tuneli. Dáta ukazujú 23% zvýšenie prenosu energie z vlny na dosku pri správnej geometrii.
Toroidálny prúd počas lámania vlny nad koralovým útesom