Особенности создания математической модели и ее реализации для моделирования гидродинамики речного потока в нижнем течении р. Оки
Аннотация
Развитие вычислительной техники и усложнение инженерных задач сделало математическое моделирование неотъемлемой частью проектных работ при возведении сложных воднотранспортных и мостовых гидротехнических сооружений. Это позволяет при минимуме трудо-интелектуальных затрат получить максимум информации о характере взаимодействия будущего сооружения и речного русла. Моделирование гидродинамики речных потоков сопряжено со сложной топологией расчетной области дна. В дополнение к этому приходится решать трехмерные задачи на базе уравнений Навье-Стокса. Последние в сочетании с проблемой соотношения размеров длинны, ширины и глубины ставят дополнительные проблемы на пути практической реализации и получения результата. Особенно ярко эти проблемы проявляются при моделировании крупных рек Европейской части России, таких как Ока и Волга. Это обусловлено тем, что плановые размеры речного потока в сотни раз превышают значения глубин, а строгая аппроксимация расчетной области требует применения равноразмерных расчетных элементов. Обойти эти проблемы позволяет применение современных CAD/CAE вычислительных технологий в сочетании с особыми настройками итерационного решателя. Результаты применения этих достижений вычислительных технологий применительно к решению задачи для нижних течений р. Ока представлены в статье.
Литература
Липатов И.В. Монография «Гидродинамика речных потоков и ее влияние на эксплуатационные параметры судоходных гидротехнических сооружений» - Н.Новгород изд, ВГУВТ с. 106
Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости / Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 152 с.
Launder, B.E., and Spalding, D.B. 1974. ‘The numerical computation of turbulent flows’, Comp. Meth. in Appl. Mech. and Eng., 3, pp. 269-289.
Rodi, W. 1979. ‘Influence of buoyancy and rotation on equations for turbulent length scale’, Proc. 2nd Symp. on Turbulent Shear Flows.
El Tahry, S.H. 1983. ‘k-equation for compressible reciprocating engine flows’, AIAA J. Energy, 7, No. 4, pp. 345–353.
Gutachten über die seitliche Einleitung von Überschusswasser in den Einfahrtsbereich der Schleuse Nürnberg – технический отчет BAW. Автор Кастен Торенц, Липатов И.В. - Карлсруэ - Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) -Nr. 3.03.10043.00 – Dezember 2003.
Schlichting, H. “Boundary Layer Theory”. 6th Edition, McGraw-Hill, New York. 1968.
Идельчик “Справочник по гидравлическим сопротивлениям”
Гришанин К.В. «Основы динамики русловых потоков», М. Транспорт 1996 г.
Атлас Единой глубоководной системы России.
H. Jin and R. I. Tanner, "Generation of Unstructured Tetrahedral Meshes by Advancing Front Technique", Int. J. Numer. Methods Eng., 36, 1805-1823 (1993).
R. Lohner and P. Parikh, "Generation of Three Dimensional Unstructured Grids by the Advancing-Front Method", Int. J. Numer. Methods Fluids, 8, 1135-1149 (1988)
J. Peraire, J. Peiro, L. Formaggia, K. Morgan and O. C. Zienkiewicz, "Finite Element Euler Computations in Three Dimensions", Int J. Numer. Methods Eng., 26, 2135-2159 (1988).
Copyright (c) 2024 Научные проблемы водного транспорта
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
