CC BY
1464 Секция 4
The optimization of a seawall's position around ports for protection against tsunami
A. Vazhenin1, An. Marchuk2, K. Hayashi1 1 University of Aizu, Aizu-Wakamatsu, Japan
2Institute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics SB RAS Email: vazhenin@u-aizu.ac.jp DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10129
The important part of the tsunami research is focused on studying the considerable influence of natural geographical objects, like islands and near-coastal bathymetry, on tsunami waves. Complementing the physical modeling, we are designing a system for computer simulations of crucial coastal areas. The Bathymetry and Tsunami Source Data Editor is a basic system tool for editing bathymetric and tsunami source data by including/ removing artificial seawalls and submerged barriers having different shapes and sizes has been developed and tested. It is used for editing digital bathymetry by adding virtual parallelepiped-like objects such as cubes, walls, etc. The user can also create composite objects using integration of these elementary objects. This makes possible to control the tsunami wave height by underwater artificial objects as well as provide studying features of the natural bathymetry. Results of numerical experiments are presented for the gridded hybrid bathymetry for several sea ports and harbors of Japan. The influence of the seawall size and position on tsunami height inside Soma and Onahama ports has been studied. Preliminary results demonstrate a good possibility to realize this type of tsunami modeling. This system can help to issue recommendations for better protection of some crucial coastal sites which suffer from tsunami hazard.
Численное моделирование двухслойного реактора окисления аммиака
Н. В. Верниковская, Л. Г. Пинаева, Л. А. Исупова Институт катализа СО РАН Email: vernik@catalysis.ru DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10130
Нелинейные системы дифференциальных уравнений в частных производных с двумя переменными и с производной не выше первого порядка по одной из них часто возникают при исследовании процессов тепло- и массопереноса в гетерогенных каталитических реакторах с реакциями на поверхности катализатора. При численном решении таких систем хорошо зарекомендовал себя подход, заключающийся в использовании интегро-интерполяционного метода, метода прямых и L устойчивого метода типа Розенброка 2-го порядка точности.
В данной работе рассмотрены особенности применения этого подхода к задаче численного моделирования двухступенчатого реактора окисления аммиака по стационарной двухфазной модели в одномерном приближении. Роль переменной с первой производной по ней выполняет время, появляющееся при использовании метода установления. Особенностью реактора является узкая реакционная зона, состоящая из Pt-Rh каталитических сеток, а также наличие блочного катализатора, расположенного за пакетом сеток, теплового экрана перед пакетом и газовых прослоек между составляющими реактора. Цель моделирования состояла в исследовании и объяснении экспериментально наблюдаемого влияния геометрии блока на температуру и выход NOx после сеток. Хорошее описание экспериментальных данных позволяет говорить об адекватности модели моделируемому реактору и корректности решения уравнений модели.
Работа выполнена в рамках государственного задания Института катализа СО РАН.
Полулагранжев метод для численного решения уравнений Навье - Стокса для вязкого теплопроводного газа
А. В. Вяткин\ Е. В. Кучунова2
1Институт вычислительной моделирования СО РАН
2Сибирский федеральный университет Email: vyatkin@krasn.ru DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10131
В работе представлен численный алгоритм решения уравнений Навье-Стокса, описывающий трехмерное течение вязкого теплопроводного газа [1]. В работе для аппроксимации полной
Математическое моделирование в задачах физики атмосферы, океана, климата
65
(субстанциональной) производной по времени в каждом уравнении системы используется метод траекторий [2-4], заключающийся в аппроксимации этой производной с помощью разностной производной назад по времени вдоль траектории движения частицы. Дискретизация по пространству остальных слагаемых уравнений Навье-Стокса на каждом временном слое проводится методом конечных элементов с кусочно-трилинейными базисными функциями и применением квадратурных формул [5]. Как следует из тестовых расчетов [6], применение комбинации методов траекторий и конечных элементов позволяет построить алгоритм, довольно эффективный с вычислительной точки зрения.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, Правительства Красноярского края, Красноярского краевого фонда поддержки научной и научно-технической деятельности в рамках научного проекта № 18-41-243006.
Список литературы
1. Алоян А.Е. Динамика и кинетика газовых примесей и аэрозолей в атмосфере: Курс лекций. - М.: ИВМ РАН, 2002. - 201с.
2. Pironneau O. On the Transport-Diffusion Algorithm and Its Applications to the Navier-Stokes Equations // Numerische Mathematik. - 1982. - Vol.38. - P. 309-332.
3. Douglas J., Russell T. Numerical methods for convection-dominated diffusion problems based on combining the method of caractreristics with finite element or finite difference procedures // SIAM J. Numer. Anal. - 1982. - Vol. 19. -P. 871-885.
4. Магомедов К.М. Метод характеристик для численного расчета пространственных течений газа // Журнал вычислительной математики и математической физики. - 1966. - Т.6, № 2. - С.313-325
5. Шайдуров В.В., Щепановская Г.И., Якубович М.В. Численное моделирование течений вязкого теплопроводного газа в канале // Вычислительные технологии. - 2013. - Т.18, №4. - C.77-90.
6. Шайдуров В.В., Щепановская Г.И., Якубович М.В. Применение метода тректорий и метода конечных элементов в моделировании движения вязкого теплопроводного газа // Вычислительные методы и программирование. - 2011. - Т. 12. - С.275-281.
Рценка роли процессов, связанных с трансформацией вод на Арктическом шельфе, в формировании термохалинных и ледовых характеристик Северного Ледовитого океана
Е. H. Голубева12, В. В. Малахова1, Г. А. Платов12, Д. Ф. Якшина12
1Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН
2Новосибирский государственный университет
Email: elen@ommfao.sscc.ru
DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10132
Основной задачей является исследование процессов, происходящих в водах арктических шельфо-вых морей в условиях меняющегося климата, и оценка их роли в формировании термохалинных и ледовых характеристик Северного Ледовитого океана. С помощью численного моделирования воспроизводится пространственно-временная изменчивость процессов, протекающих в водах Арктического бассейна и на арктическом шельфе, анализируется их чувствительность к вариациям физических параметров, проверяются научные гипотезы, сформулированные основе обработки данных наблюдений в научных работах последних лет. Для проведения исследования используется численная модель SibCIOM, разработанная в ИВМиМГ СО РАН, данные реанализа атмосферы, данные расчетов моделей климатической системы по сценарию антропогенного потепления.
Работа выполнена при поддержке проектов РФФИ (№17-05-00382-А, 17-05-00396-А).
Динамико-стохастическая параметризация облачности в модели общей циркуляции атмосферы
В. Я. Галин, В. П. Дымников
Институт вычислительной математики РАН им. Г. И. Марчука Email: venergalin@yandex.ru DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10133
В докладе формулируется метод динамико-стохастической параметризации балла неконвективной облачности в модели общей циркуляции атмосферы. Предложенный алгоритм исследуется на основе модели общей циркуляции атмосферы с заданной температуры поверхности океана. Результаты расчетов сравниваются с данными спутниковых наблюдений и с результатами расчетов балла облачности,
