Экономическая пространственно-трехмерная модель для расчета гидродинамических процессов в морских заливах замкнутого типа

• Автор: Цирулик, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 133 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МОДЕЛИ ЗАДАЧ ГИДРОДИНАМИКИ

1.1. Существующие модели гидродинамики.

1.2. Трехмерные модели задач морской гидродинамики.

1.3. Исследование модели и построение разностных схем

1.4. Алгоритмы решения сеточных уравнений

1.5. Геленджикская бухта наблюдаемая картина течений.

ГЛАВА 2. ПОСТРОЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ДИСКРЕТНОЙ МОДЕЛИ.

2.1. Постановка задачи динамики трехмерной несжимаемой жидкости на примере Геленджикской бухты

2.2. Построение конечноразностной модели квазизамкнутого водоема

2.3. Попеременнотреугольный метод.
2.4. Вычислительный алгоритм.
2.5. Двухслойная модель
ГЛАВА 3. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
3.1. Подбор параметров задачи
3.2. Численное моделирование основных типов циркуляции в
Геленджикской бухте
3.3. Обсуждение результатов моделирования
3.4. Сравнение модели с принстонской моделью циркуляции.
ГЛАВА 4. ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕЧЕНИЙ В ЗАМКНУТЫХ ВОДОЕМАХ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Создан набор программных средств для моделирования циркуляции водной среды в мелководных водоемах, который может иметь широкое практическое применение благодаря эффективности предложенной модели, умеренным требованиям к вычислительным ресурсам, а также средствам ввода первичной информации и отображения результатов. При помощи разработанного набора программ проведен вычислительный эксперимент, на основании данных которого получены картины основных типов циркуляции водной среды для Геленджикской бухты, качественно совпадающие с реально существующими. Проанализирован вопрос о влиянии существующих, а также планируемых гидротехнических сооружений на характер циркуляции в бухте. Публикации по теме диссертации. Сухинов А. И., Цирулик Д. В., Гончарова М. В. Пространственно-трехмерные модели гидродинамики Таганрогского залива и Геленджикской бухты. Известия ТРТУ. Тематический выпуск. Мат. Сухинов А. И., Цирулик Д. В. Пространственно-трехмерная модель циркуляции и ее применение для прогноза состояния Геленджикской бухты. Тр. Воронежской весенней мат. Совр. Сухинов А. И., Цирулик Д. В. Пространственно-трехмерная модель циркуляции вод в Геленджикской бухте и ее применение для прогноза экологического состояния. Изв. Сев. Естеств. Спецвыпуск. Мат. Сухинов А. И., Цирулик Д. В. Моделирование циркуляции вод и экологическое состояние Геленджикской бухты. Гр. Международной конференции по новым технологиям и приложениям современных физико-химических методов (ядерный магнитный резонанс, хроматография/масс-спектрометрия, ИК-Фурье спектроскопия и их комбинации) для изучения окружающей среды. Ростов-на-Дону - сен. Сухинов А. И., Цирулик Д. В., Кирильчик С. В. Экономичная 3D модель гидродинамики для Геленджикской бухты. Совр. Тр. VIII Межд. Конф. Ростов-на-Дону - окт. Сухинов А. И., Цирулик Д. В. Моделирование циркуляции вод в Геленджикской бухте. Известия ТРТУ. Сухинов А. И., Цирулик Д. В., Цирулик В. Г. Численные эксперименты с моделями «Princeton Ocean Model» и экономичной 3D моделью для Геленджикской бухты. XI Международная научная конференция, поев. ТГПИ «Мат. Структура работы. Структура данной работы состоит из шести разделов (четыре главы, введение и заключение) и организована следующим образом. В ней также затронуты вопросы построения конечно-разностных уравнений, методов их решения, а также вопросы эффективности, точности, сходимости и устойчивости. В главе I также представлено описание наблюдаемой в Г'еленджикской бухте картины течений. В главе II поставлена задача динамики трехмерной несжимаемой жидкости для описания циркуляции в водоемах замкнутого типа (система уравнений в частных производных), даны варианты возможных граничных условий. В этой главе строится и исследуется конечно-разностная модель для предложенной системы уравнений. Произведен выбор методов решения конечно-разностных уравнений расщепленной схемы, а также дискретизация граничных условий. Для решения наиболее громоздкого уравнения -уравнения описывающего поведение свободной поверхности - предложена разновидность попеременно-треугольного метода, являющегося, как видно из параграфа 1. На этой основе построен вычислительный алгоритм. Затронуты вопросы устойчивости и сходимости численного алгоритма. В данной главе также предложен простой подход к адаптации разностной схемы для использования при организации расчетов при помощи предложенного алгоритма циркуляции жидкости в стратифицированных водоемах, который основан на использовании двухслойной или многослойной модели. Глава III «Вычислительный эксперимент» посвящена численному моделированию циркуляции вод в Геленджикской бухте при помощи построенного вычислительного алгоритма для различных, близких к существующим, ветров и течений на жидкой границе трехмерной области (представлены картины течений, требования к ресурсам, наиболее адекватные граничные условия, подбор параметров задачи). Princeton Ocean Model. В главе IV «Программные средства для моделирования 3D течений в замкнутых водоемах» коротко описан реализованный на ЭВМ набор программ моделирования циркуляции, ввода, вывода, хранения и отображения информации. В разделе «Заключение» кратко изложены основные выводы и результаты исследования. Обсуждаются возможные направления развития темы.