ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ НЕГИДРОСТАТИЧЕСКОЙ ДИНАМИКИ. ОБЗОРПредставлены работы по аспектам океанологических моделей негидростатической динамики, выполненные за последние два-три десятилетия. Продвижение в этом направлении обязано в первую очередь развитию вычис-лительной гидродинамики, обозначившей качественно новый современный уровень моделирования динамики Мирового океана и его регионов. Широкая тематика негидростатического моделирования включает рассмотре-ние процессов и явлений с выраженными вертикальными движениями, для описания которых желателен, а в ряде случаев и необходим, учет динамической компоненты давления. Постановка краевых задач для подсистем уравнений негидростатической динамики, совокупность методов их реализации, оценка и анализ эффектов неги-дростатики составляет предмет обзора. Основой океанологических негидростатических моделей является поста-новка и методы решения краевых задач для уравнений Навье-Стокса динамики вязкой несжимаемой жидкости. Необходимое рассмотрение работ, относящихся к этому кругу задач, составляет раздел обзора. Изложение концен-трируется на работах, использующих наиболее употребительный проекционный метод реализации океанологи-ческих моделей при различных типах дискретизации области: конечно-разностной сеточной, конечно-объёмной, конечно-элементной и при различных формах представления решения: в гранично-согласованных координатах, рядами, спектральным разложением и др. Эти приближения тестируются и применяются для моделирования от-дельных мезомасштабных процессов и негидростатической динамики подобласти региона в рамках крупномас-штабной модели. Структуру проекционного метода определяет расщепление оператора задачи и вычисление при-ближений поля скорости на этапах временного шага. Приближением может служить решение гидростатической задачи. Такой удобный подход связывает гидростатическое приближение с негидростатическим модулем задачи для уравнений Навье-Стокса, что акцентируется в обозрении.Обзор краток. Мы старались не перегружать его ни формулами, где это возможно, ни литературой, ибо каждая из приводимых ссылок содержит свою, зачастую обширную, библиографию. Цель -представить в простом и общем виде состояние развитого негидростатического моделирования, элементы которого в уже близкой пер-спективе сделают возможным решение краевых задач негидростатической динамики обширных областей и про-тяженных участков шельфа мирового океана на основе параллельных вычислений.Ключевые слова: гидростатика/негидростатика, уравнения Навье-Стокса, типы аппроксимаций, проекционный метод. N. E. Voltzinger OCEANOLOGICAL MODELS OF NON HYDROSTATIC DYNAMICS. A REVIEWResults devoted to different aspects of oceanographic models for non-hydrostatic dynamics reported during two-three last decades are discussed in this review. Achievement in this field was obtained mainly due to the progress in computational hydrodynamics which marked a qualitatively new current level of World ocean dynamics and its regions modelling. Wide thematic of non-hydrostatic modelling includes consideration of the process...
Моделирование длинноволновых океанологических процессов традиционно выполняется в гидростатическом (Гс) приближении, обеспечивающем высокую точность расчета гидрофизических полей, когда вертикальным ускорением движения можно пренебречь. На горном рельефе это не так, и учет динамической компоненты давления становится необходимым. Негидростатическое (Нг) моделирование крупномасштабных океанологических явлений реализуется решением 3D краевой гидродинамической задачи. Структуру метода составляют этапы решения Гс-задачи, краевой задачи для уравнения Пуассона (Нг) и коррекции полей гидрофизических характеристик. Значимость Нг-фактора выявляется при рассмотрении безразмерного вида уравнений, когда безразмерные параметры характеризуют горный рельеф области. Случай резких изменений рельефа, требующий решения Нг-задачи, - пролив Ломбок. Приводятся оценки Нг-фактора в водообмене между океанами, результаты сравнения спектров вертикальной скорости в Гс- и Нг-постановках. Modelling of long-wave oceanological processes is traditionally performed in a hydrostatic (Hs) approximation, which ensures high accuracy of the calculation of hydrophysical fields, when the vertical acceleration of vertical motion can be neglected. In mountainous terrain, this is not the case, and consideration of the dynamic pressure component becomes necessary. Non-hydrostatic (Nh) modelling of large-scale oceanological phenomena is implemented by solving hydrodynamic boundary value problem in an arbitrary 3D domain. The structure of the method consists of the stages of solving the Hs problem, the boundary value problem for the Poisson equation (Nh), and the correction of the fields of hydrophysical characteristics. That is the pressure is presented as a sum of its hydrostatic and dynamical components. Significance of Nh is revealed when considering the dimensionless type of equations, when dimensionless parameters characterize the mountain relief of the region. The Lombok Strait having a complex morphometric structure is an important link in the water exchange between the Pacific and Indian Oceans, it has been chosen as the object for modelling. Estimates of the role of Nh in water exchange between the oceans are given using the comparison of the solution for problems in Hs and Nh sets. It indicates the need to take into account Nh in conditions of pronounced sea mountain relief.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
customersupport@researchsolutions.com
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.