hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Scienceshydrophysics-1089Research ArticleФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ГИДРОФИЗИКИFUNDAMENTAL ISSUES OF HYDROPHYSICSТрехмерная негидростатическая модель вода–воздух. Численный экспериментThreedimensional Non-Hydrostatical Model of Water-Air Interaction. Numerical SimulationСафрайА. С.SafrayA. S.

Санкт-Петербург

safr7@yandex.ruТкаченкоИ. В.TkachenkoI. V.

Санкт-Петербург

Санкт-Петербургский филиал Института океанологии им. П.П.Ширшова РАНRussian Federation201328112022611422Copyright © Сафрай А.С., Ткаченко И.В., 20222022Сафрай А.С., Ткаченко И.В.Safray A.S., Tkachenko I.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/1089

В работе излагаются результаты численных экспериментов с трехмерной негидростатической моделью вода–воздух с использованием метода крупных вихрей (Large Eddy Simulation – LES) для осреднения полной системы уравнений Навье–Стокса и метода конечного объема жидкости (Volume of Fluid – VOF) для описания поверхности раздела и взаимодействия вода–воздух. Результаты численного эксперимента по обтеканию подводного препятствия сопоставлены с данными лабораторного эксперимента. Приведены предварительные результаты эксперимента по генерации внутренней волны поверхностной и их дальнейшему взаимодействию.

The current paper considers the results of the numerical simulations fulfilled with a three-dimensional non-hydrostatical model of water–air interaction, with use of the method of large eddy simulations (LES) for aver-aging the full system of Navier-Stokes equations, and the volume of fluid method (VOF) – for describing water-air interface and their interaction. The results of the numerical simulations on the underwater obstacle over-flow are compared with the laboratory data. The preliminary results of the investigation of internal and free surface wave generation as well as the wave interaction, are presented.

метод крупных вихрейметод объема жидкостивнутренние и поверхностные волныАвторы статьи выражают глубокую благодарность СПб ИИА РАН и организаторам программы «Университетский кластер» за предоставленные в их распоряжения вычислительные средства.ReferencesOezgoekmen T.M., Chassignet A. Dynamics of two-dimensional turbulent bottom gravity currents // J. Phys. Oceangr. 2002. V.32. P.1460–1478.Oezgoekmen T.M., Chassignet A. Dynamics of two-dimensional turbulent bottom gravity currents // J. Phys. Oceangr. 2002. V.32. P.1460–1478.Kanarska Yu., Maderich V. A non-hydrostatic numerical model for calculating free-surface stratified flows // Ocean Dynamics. 2003. № 53. P.176–185.Kanarska Yu., Maderich V. A non-hydrostatic numerical model for calculating free-surface stratified flows // Ocean Dynamics. 2003. № 53. P.176–185.Ford R. A non-hydrostatic finite-element model for three-dimensional stratified oceanic flows. Part I: Model formulation // Monthly Weather Review. 2004. V.132. P.2816–2831.Ford R. A non-hydrostatic finite-element model for three-dimensional stratified oceanic flows. Part I: Model formulation // Monthly Weather Review. 2004. V.132. P.2816–2831.Vlasenko V., Alpers W. Generation of secondary internal waves by the interaction of an internal solitary waves with an underwater bank // J. of Geophysical Research. 2005. N 110(C2). C02019, doi:10.1029/2004JC002467.Vlasenko V., Alpers W. Generation of secondary internal waves by the interaction of an internal solitary waves with an underwater bank // J. of Geophysical Research. 2005. N 110(C2). C02019, doi:10.1029/2004JC002467.Hirt C.W., Nichols B.D. Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries // J. of Comp. Physics 1981. V.39(1). P.201–225.Hirt C.W., Nichols B.D. Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries // J. of Comp. Physics 1981. V.39(1). P.201–225.Tkatchenko I.V., Shin H. The Generation of the Vortex Wake by Artificial obstacles // Schiffbauforschung. 2004. Bd.43, N 2. P.59–67.Tkatchenko I.V., Shin H. The Generation of the Vortex Wake by Artificial obstacles // Schiffbauforschung. 2004. Bd.43, N 2. P.59–67.Гурьев Ю.В., Ткаченко И.В. Моделирование обтекания тела вращением потоком стратифицированной жидкости на основе метода крупных вихрей (LES) // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. СПб.: Наука, 2008. № 1. С.80–87.Гурьев Ю.В., Ткаченко И.В. Моделирование обтекания тела вращением потоком стратифицированной жидкости на основе метода крупных вихрей (LES) // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. СПб.: Наука, 2008. № 1. С.80–87.Сафрай А.С. Ткаченко И.В. Численное моделирование гравитационных течений жидкости в наклонном канале // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2009. № 1. С.21–30.Сафрай А.С. Ткаченко И.В. Численное моделирование гравитационных течений жидкости в наклонном канале // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2009. № 1. С.21–30.Shin H.R., Makarov B.P., Krishinan H., Ivanov V. Assesment of the volume of fluid method for free-surface wave flow // J. Marine Science and Technology. 2005. N 10. P.173–180.Shin H.R., Makarov B.P., Krishinan H., Ivanov V. Assesment of the volume of fluid method for free-surface wave flow // J. Marine Science and Technology. 2005. N 10. P.173–180.Brackbill J.U., Kothe D.B., Zemach C. A continuum method for modeling surface tension // J. Comput. Phys. 1992. V.100. P.335–354.Brackbill J.U., Kothe D.B., Zemach C. A continuum method for modeling surface tension // J. Comput. Phys. 1992. V.100. P.335–354.Шахверди Г.Г. Ударное взаимодействие судовых конструкций с жидкостью. СПб.: Судостроение, 1993. 256 с.Шахверди Г.Г. Ударное взаимодействие судовых конструкций с жидкостью. СПб.: Судостроение, 1993. 256 с.Bouzelha-Hammoum K., Bouhadef M., Zitoun T., Guendouzen-Dabouz T. Contribution to the study of a free-surface supercritical flow above an obstacle: theory – laboratory work // 6th IASME/WSEAS Intern. Conf. Fluid Mech. Aerodynamics (FMA’ 08). Rhodes. Greece. August 2022. 2008. P.184–189.Bouzelha-Hammoum K., Bouhadef M., Zitoun T., Guendouzen-Dabouz T. Contribution to the study of a free-surface supercritical flow above an obstacle: theory – laboratory work // 6th IASME/WSEAS Intern. Conf. Fluid Mech. Aerodynamics (FMA’ 08). Rhodes. Greece. August 2022. 2008. P.184–189.Басович А.Я., Баханов В.В., Таланов В.И. Влияние интенсивности внутренних волн на ветровое волнение (кинематическая модель) // Воздействие крупномасштабных внутренних волн на морскую поверхность. Сб. ст. ИПФ РАН. 1982. Горький. С.8–30.Басович А.Я., Баханов В.В., Таланов В.И. Влияние интенсивности внутренних волн на ветровое волнение (кинематическая модель) // Воздействие крупномасштабных внутренних волн на морскую поверхность. Сб. ст. ИПФ РАН. 1982. Горький. С.8–30.Баренблатт Г.И., Бенилов А.Ю. Влияние внутренних волн на неоднородности гидрофизических характеристик поверхности океана // Воздействие крупномасштабных внутренних волн на морскую поверхность. Сб. ст. ИПФ РАН. 1982. Горький. С.52–74.Баренблатт Г.И., Бенилов А.Ю. Влияние внутренних волн на неоднородности гидрофизических характеристик поверхности океана // Воздействие крупномасштабных внутренних волн на морскую поверхность. Сб. ст. ИПФ РАН. 1982. Горький. С.52–74.Островский Л.А., Соустова И.А., Цимринг Л.Ш. Воздействие внутренних волн на мелкомасштабную турбулентность в океане // Препринт № 31, Горький: ИПФ РАН, 1981. 15 с.Островский Л.А., Соустова И.А., Цимринг Л.Ш. Воздействие внутренних волн на мелкомасштабную турбулентность в океане // Препринт № 31, Горький: ИПФ РАН, 1981. 15 с.Войткунский Я.И., Федяевский К.К., Фаддеев Ю.И. Гидромеханика. Л.: Судостроение, 1968. 568 с.Войткунский Я.И., Федяевский К.К., Фаддеев Ю.И. Гидромеханика. Л.: Судостроение, 1968. 568 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.