ИВМ СО РАН Поиск 
Структура института
об отделе
гранты
исследования
сотрудники
публикации

институт
исследования

ссылки
библиотека
документы
адреса и телефоны
 

Отдел Вычислительных моделей в гидрофизике

Основные направления исследований лаборатории

Численное моделирование гидрофизических процессов в водоемах

Проблема охраны и рационального использования водных ресурсов приобрела глобальный характер. При математическом моделировании качества воды необходимо совместное исследование гидрофизических и химико-биологических процессов. Гидрофизические процессы в значительной мере формируют среду обитания гидробионтов, определяют перенос и седиментацию веществ, интенсивность процессов загрязнения и самоочищения водоемов.

Разработаны математические модели и компьютерные программы для оценки и прогноза изменений гидротермического и ледового режимов рек после строительства ГЭС.

Построены математические модели различного уровня сложности для исследования ветровых течений и переноса примесей в слабопроточных водоемах.

Разработаны вычислительные алгоритмы для исследования динамики течений, переноса примесей в речных потоках с учетом седиментации и взмучивания.

Сотрудники лаборатории принимали участие в экспертизе проектировавшихся Средне-Енисейской, Туруханской и Богучанской ГЭС.

Модель динамики речных наносов.

Водные потоки в реках несут большое количество тердых частиц — наносов. С транспортом наносов речным потоком связан русловой процесс — процесс изменения динамической системы, включающей поток, русло и пойму. При изменении стока рек происходит размыв или заиление русла водотока.
рис.1 Графики скоростей течения (V) и мутности воды (S).
Рис.1 Графики скоростей течения (V) и мутности воды (S).

Разработана одномерная математическая модель динамики донных наносов, основанная на представлении донных наносов вязкопластической средой и учитывающая осаждение и взмучивание примесей. По разработанной модели взмываосаждения наносов проведенены расчеты для реального русла реки Енисей на участке г. Красноярск — г. Енисейск для различных значений расхода воды и нескольких фракций с различной крупностью. В силу неравномерности потока воды вдоль русла ре-ки выделены участки с преимущественным осаждением наносов и участки, на которых происходит взмучивание. На рис.1 показаны графики скоростей течения (V) и мутности воды (S).

Основная научная цель для озера Шира состоит в исследовании на модельном соленом озере биологических и гидрофизических механизмов формирования пространственно неоднородных распределений компонент в озерных экосистемах.

Гидрофизические процессы в значительной мере формируют среду обитания гидробионтов, определяют перенос и седиментацию веществ, интенсивность загрязнения и самоочищения водоемов.

рис.2 В первом приближении для оценки вертикальной структуры озера можно использовать одномерные модели.Рис.2 В первом приближении для оценки вертикальной структуры озера можно использовать одномерные модели.

В озере Шира динамические процессы в основном происходят под действием ветрового воздействия. Картина ветровых течений зависит от геометрии водоема, направления и силы ветра, глу-бины и плотностной стратификации. Плотностная стратификация связана с неравномерным распределением температуры и солености воды по глубине

Результаты.

Разработаны математические модели различного уровня сложности для исследования ветровых течений в стратифицированных водоемах — одномерные, двумерные в плане и в вертикальной плоскости, гидростатические и негидростатические приближения.

Показано, что в первом приближении для оценки вертикальной структуры озера можно использовать одномерные модели (рис.2). Расчеты по двумерным в вертикальной плоскости моделям показали, что для существенно стратифицированного водоема образуются две циркуляционные зоны (рис.3)


рис.3 Для существенно стратифицированного водоема образуются две циркуляционные зоны
Рис.3 Для существенно стратифицированного водоема образуются две циркуляционные зоны