Цифровая копия термостратифицированного бассейна Санкт-Петербургского филиала Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН

Статья посвящена разработке цифровой модели большого термостратифицированного бассейна для гидрофизических исследований. При построении моделей использованы современные наработки в области вычислительной гидродинамики и высокопроизводительных вычислений для оптимизации и частичного замещения дорогостоящих физических экспериментов. Задание и поддержание термической стратификации в бассейне обеспечивается тонкой настройкой режимов работы теплового/холодильного оборудования на основе использования разработанной цифровой модели бассейна. Цифровая копия рассматривается в первую очередь как вспомогательный инструмент, призванный оптимизировать серийные эксперименты. В качестве критериев оптимизации могут быть рассмотрены время либо минимизация затрат на установление заданной стратификации в бассейне. В то же время совершенствование численной модели по данным физических экспериментов позволит экстраполировать верифицированные лабораторным путем зависимости для описания режимов, характерных для натурных процессов в океане, но сложно реализуемых при масштабном физическом моделировании. Цифровая копия служит конструктивным дополнением к термостратифицированному бассейну, поскольку позволяет рационально построить методику эксперимента, достичь желаемого результата при сокращении временных и материальных ресурсов.

1. Родионов А.А., Ванкевич Р.Е., Лобанов А.А., Глитко О.В., Шпилев Н.Н. Термостратифицированный бассейн Санкт-Петербургского филиала Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН для моделирования гидрофизических процессов // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2024. Т. 17, № 4. С. 90–99. doi:10.59887/2073-6673.2024.17(4)-7

2. Арабаджи В.В., Богатырев С.Д., Баханов В.В. и др. Лабораторное моделирование гидрофизических процессов в верхнем слое океана (большой термостратифицированный бассейн ИПФ РАН) // Приповерхностный слой океана. Физические процессы и дистанционное зондирование: сборник научных трудов / под ред. Е.Н. Пелиновского, В.И. Таланова. Н. Новгород: ИПФ РАН, 1999. Т. 2. C. 231–251.

3. Грязнов В.Л., Полежаев В.И. Исследование некоторых разностных схем и аппроксимаций граничных условий для численного решения уравнений тепловой конвекции: препринт N40. М.: Ин-т проблем механики АН СССР, 1974. 71 с.

4. Пасконов В.М., Полежаев В.И., Чудов Л.А. Численное моделирование процессов тепло- и массообмена. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984. 288 с.

5. Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. М.: Наука, 1984. 520 с.

6. Пейре Р., Тейлор Т.Д. Вычислительные методы в задачах механики жидкости. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1986. 352 с.

7. OpenFOAM: User Guide v1912. The open source CFD toolbox. URL: https://www.openfoam.com/documentation/guides/v1912/doc/guide-turbulence-les-smagorinsky.html (дата обращения: 30.08.2024).

8. Patankar S.V. Numerical heat transfer and fluid flow, hemisphere public corporation, New York, 1980. https://doi.org/10.1002/cite.330530323.

9. OpenFOAM Foundation. 2024. URL: https://openfoam.org/ (дата обращения: 30.08.2024).