Интегрированное моделирование, взаимодействие между волнами и течениями
Интегрированная модель MIKE 21/3 (MIKE 21/3 Coupled Model FM) на FM сетке (Flexible Mesh – нерегулярные, адаптивные расчётные сетки) объединяют расчеты волновых явлений, гидродинамики, транспорта наносов в единую динамичную морфологическую модель. Применима для изучения гидравлических явлений в озерах, эстуариях, заливах, прибрежных зонах и акваториях морей.
MIKE 21/3 Coupled Model FM – система моделирования, разработанная для расчета океанических процессов, прибрежных зон и эстуариев, объединяет в себе двумерный и трехмерный расчёт в зависимости от выбранных модулей с включением волн, транспорта наносов и экологических модулей. |
ОПИСАНИЕ МОДУЛЯ
MIKE 21/3 Coupled Model FM включает в себя следующие модули:
Модули Гидродинамики HD и Спектральных волн SW являются базовыми компонентами MIKE 21/3 Coupled Model FM, используя которые можно смоделировать взаимодействие между волнами и течением. Все модули данной программы динамически связаны между собой.
Гидродинамический модуль позволяет моделировать колебания уровня воды и расходов под влиянием сочетаний различных факторов (вынуждающих функций) в озерах (водохранилищах), эстуариях и в прибрежных зонах. Рассматриваются следующие влияния и условия:
Гидродинамический модуль может быть использован для решения двумерных и трехмерных задач. 3D модель основана на решении трехмерных осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса, записанных для несжимаемой жидкости с использованием гипотезы Буссинеска и приближения гидростатики. Таким образом, модель состоит из уравнения неразрывности, уравнения импульса, уравнений для температуры, солености и плотности, а также из замыкающих турбулентных соотношений. В 2D модели используются уравнения мелкой воды – осредненные по глубине уравнения Навье-Стокса.
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Модуль Спектральных волн моделирует возникновение, распад и трансформацию сгенерированных ветром волн, а также ветровое волнение в прибрежной зоне. С помощью данного модуля могут быть учтены следующие физические явления:
Разнонаправленный параметрический подход основан на уравнении сохранения волнового действия. Параметризация производится в частотной области путем введения в качестве зависимых переменных нулевых и первых моментов (Holthuijsen (1989)). Спектральный метод основан на уравнении сохранения волнового действия, предложенном Komen и др. (1994) и Young (1999), где спектральная плотность определяется как волновое действие, отнесенное к элементу фазового объема в частотно-направленном спектре волн.
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Областью применения являются гидродинамические задачи и задачи переноса наносов и веществ, важные с точки зрения океанографического, прибрежного и морского применения, в которых может быть использована гибкая сетка.
С помощью MIKE 21/3 Coupled Model FM можно исследовать морфологическую эволюцию батиметрии прибрежной зоны, вызванную проведением инженерных работ (возведение прибрежных сооружений, проведение дноуглубительных работ и т.д.), а также действием приливов.
Модуль наиболее подходит для изучения среднесрочных морфологических процессов (от нескольких недель до нескольких месяцев) в прибрежной зоне (вдольбереговая линия около 10 км, расстояние от суши в сторону моря порядка 2 км). Рассмотрение длительных процессов в большой области потребует значительных вычислительных затрат, для таких задач рекомендуется использовать модуль морфологии береговой зоны MIKE 21 SM.
ОСОБЕННОСТИ И ПРЕИМУЩЕСТВА
Главные особенности MIKE 21/3 Coupled Model FM:
Программа передается в бессрочное пользование, при этом в первый год после приобретения программного продукта техническая поддержка осуществляется бесплатно.
Программный комплекс сертифицирован по системе сертификации ГОСТ Р и соответствует требованиям нормативных документов: ГОСТ 34.201-89 (paзд. 1), ГОCT 28195-89 (табл. 1, п.п. 1, 3, 4, 5, 6), ГОCT P ИCО/MЭК 9126-93 (paзд. 4), ГОCT P ИСО 9127-94 (п.п. 6.3 – 6.5)