Речной гидродинамики

Модели мелкой воды в задачах речной гидродинамики

---

Для расчетов используется эффективный алгоритм численного решения 
уравнений мелкой воды на неструктурированных треугольно-четырехуголь-
ных сетках, основанный на методе типа Годунова второго порядка точности, 
который позволяет моделировать течения с зонами отрыва, нестационарны-
ми областями сухого дна и сложным рельефом подстилающей поверхности 
с резкими перепадами. Используется кусочно-линейная аппроксимация с 
разрывами для поверхности дна и новый алгоритм точного решения задачи 
о распаде гидродинамического разрыва над скачком дна, обеспечивающий 
единственность решения на неровном дне. Для расчета течений с сухими 
негоризонтальными участками дна предлагается упрощенный метод, допу-
скающий отрицательные глубины и сохраняющий массу жидкости и состо-
яние покоя. Для ускорения расчетов выполнено распараллеливание алго-
ритмов на графических процессорах
Точность и работоспособность метода подтверждена расчетами широ-
кого набора аналитических тестов и сопоставлением с результатами экс-
периментальных исследований и натурных данных (Глава 3). Программ-
ный комплекс был применен для расчета более сложных задач – модели-
рования наводнений и волн прорыва с учетом гидротехнических соору-
жений и показал хорошие результаты на более чем 50 реальных объектах.
В частности, было смоделировано печально известное наводнение 2012 
года в г. Крымске, причем применение современных вычислительных тех-
нологий позволило выделить в расчетной области более 10 тысяч зданий 
и сооружений, обеспечив тем самым воссоздание реальной картины зато-
пления города (см. Главу 8).
4.6.3. Программный комплекс «STREAM 3D» для расчета гидротер-
мических режимов и переноса загрязнений в водотоках, водоемах и на 
шельфе 
Программный комплекс предназначен для расчета трехмерных гидроди-
намических и термических полей, полей солености и загрязнений в водо-
емах и водотоках с учетом температурной и плотностной стратификации, 
приливных и ветровых течений при наличии гидротехнических сооруже-
ний. В основу модели положены трехмерные уравнения Рейнольдса в ги-
дростатическом приближении, уравнения переноса температуры и приме-
си, схематизированные в приближении многослойной мелкой воды. Широ-
ко применялся для решения задач оптимизации гидротермических режимов 
систем внешнего охлаждения тепловых и атомных станций, расположенных 
как на берегу замкнутых водоемов-охладителей: Ростовская АЭС [Бели-
ков, Румянцев, Норин, 2017], Нововоронежская АЭС [Belikov, Rumyantsev, 
Norin, 2018 ], Шатурская ГРЭС, Сургутские ГРЭС 1, 2, Верхнетагильская 
ГРЭС; так и в прибрежной зоне морей и океанов: АЭС «Куданкулам (Ин-
дия) [Беликов, Румянцев, Норин, 2019], АЭС Аккую (Турецкая Республика) 
[Беликов, Румянцев, Норин, 2019], плавучая АЭС в г.Певек.