Численное моделирование воздействия ветровых течений на прибрежную зону крупных водохранилищ
Автор: Сухинов Александр Иванович, Сидорякина Валентина Владимировна, Проценко Елена Анатольевна, Проценко Софья Владимировна
Журнал: Математическая физика и компьютерное моделирование @mpcm-jvolsu
Рубрика: Моделирование, информатика и управление
Статья в выпуске: 3 т.25, 2022 года.
Бесплатный доступ
Целью настоящей работы является расчет и оценка гидрофизических характеристик ветровых течений крупных водохранилищ. Проведение этих исследований невозможно без использования адекватных динамических математических моделей и построения соответствующих алгоритмов, реализуемых на суперкомпьютерах. Гидродинамическая модель мелководных водоемов разработана на основе трехмерной математической модели, включающей уравнения движения Навье - Стокса по трем координатным направлениям, уравнения неразрывности несжимаемой жидкости, уравнения транспорта тепла и уравнения состояния - зависимости плотности водной среды от температуры. Дискретизация уравнений гидродинамики осуществляется методом поправки к давлению. Разработанные численные алгоритмы и программный комплекс их реализующий используются для исследования поля давления и векторного поля скорости водной среды для заданного участка акватории водоема. Практическая значимость заключается в возможности их применения для изучения гидрофизических процессов этих территорий, оценке гидродинамического воздействия на прибрежную зону крупных водохранилищ.
Крупные водохранилища, ветровые течения, гидродинамика, математическая модель, численные методы, параллельные алгоритмы, численный эксперимент
Короткий адрес: https://sciup.org/149141540
IDR: 149141540 | УДК: 519.6 | DOI: 10.15688/mpcm.jvolsu.2022.3.2
Wind currents effects numerical simulation on the coastal zone of large reservoirs
Calculation and evaluation of wind currents hydrophysical characteristics of large reservoirs is the purpose of this work. Adequate dynamic mathematical models are necessary for conducting these studies and constructing appropriate algorithms implemented on supercomputers. The shallow water reservoirs hydrodynamic model is developed on the basis of three-dimensional mathematical model that includes the Navier - Stokes equations of motion in three coordinate directions, the equations of continuity of an incompressible fluid, the equations of heat transport and the equations of state or the density dependence of the aqueous medium on temperature. The discretization of the hydrodynamic equations is carried out by the pressure correction method. The developed numerical algorithms and the software package that implements them are used to study the pressure field and the aquatic medium velocity vector field for a given section of the reservoir water area. The practical significance lies in the possibility of their application for studying the hydrophysical processes of these territories, assessing the hydrodynamic impact on the large reservoirs coastal zone.
