Моделирование волн цунами на основе уравнений Навье – Стокса

Моделирование волн цунами на основе уравнений Навье – Стокса

 

Козелков А. С.

Моделирование волн цунами на основе уравнений Навье – Стокса

Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2023

 

Развиваются методы моделирования волн цунами на основе трехмерных уравнений Навье – Стокса на примере цунами, вызванных источниками несейсмического происхождения. Разработана технология расчета в рамках одной физико-математической модели всех стадий цунами космогенного и оползневого происхождения (источник, распространение и накат на берег). Методика расчета основана на решении системы уравнений Навье – Стокса, описывающей многофазные течения. Численное решение многофазной системы осуществляется с помощью полностью неявного метода, снимающего жесткие ограничения на шаг по времени и позволяющего моделировать распространение цунами на сколь угодно большие расстояния. Для эффективного параллельного расчета распространения цунами в больших акваториях представлен алгоритм, основанный на алгебраическом многосеточном методе. Описан механизм учета батиметрических данных для моделирования цунами в реальных акваториях Мирового океана. Представлены результаты моделирования экспериментальных задач и натурных случаев возникновения цунами, которые сравниваются с имеющимися данными наблюдений.
Монография предназначена для студентов старших курсов, аспирантов и специалистов в области механики жидкости и газа, вычислительной гидродинамики, вычислительной математики и динамики океана.

Категории: ,

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие

Глава 1. Вычислительные методы в механике однофазной жидкости

1.1. Введение
1.2. Основные уравнения и метод численного решения
1.3. Моделирование турбулентности
1.4. Ускорение гидродинамических расчетов
1.5. Базис валидации для задач механики однофазной жидкости
1.6. Сеточные модели
1.7. Сеточные модели для моделирования цунами на основе уравнений Навье – Стокса

Глава 2. Неявный метод численного решения уравнений Навье – Стокса для расчета многофазных течений со свободной поверхностью

2.1. Введение
2.2. Основные уравнения модели и описание метода
2.3. Параллельная реализация метода
2.4. Верификация метода на задачах со свободной поверхностью
2.5. Учет сил гравитации в задачах со свободной поверхностью
2.6. Исследование свойств схем дискретизации уравнения переноса объемной доли
2.7. Оценка параметров метода
2.8. Верификация модели на задачах базиса NTHMP

Глава 3. Моделирование цунами космогенного происхождения

3.1. Введение
3.2. Астероидно-кометная опасность и методы расчета соударения с гидросферой
3.3. Синтетический источник и движение тела в трехмерной модели
3.4. Моделирование космогенного цунами источниками различных типов
3.5. Моделирование падения метеорита при вхождении под углом
3.6. Моделирование падения метеорита в озеро Чебаркуль в 2013 году

Глава 4. Моделирование цунами оползневого происхождения

4.1. Введение
4.2. Верификация метода для расчета цунами оползневого типа
4.3. Учет реологических свойств оползневых структур
4.4. Неотражающие граничные условия
4.5. Исторические и экспедиционные данные о цунами на острове Монтсеррат
4.6. Моделирование Монтсерратского цунами 2003 года
4.7. Моделирование оползневых цунами с учетом заплеска
4.8. Исследование влияния турбулентности на накат волн на берег

Заключение
Список литературы

Похожие издания