Моделирование зарождения и эволюции конвективных вихревых структур на склоне. Численный эксперимент
https://doi.org/10.59887/2073-6673.2025.18(4)-2
EDN: EISBND
Аннотация
Разрабатывается детальная негидростатическая модель гравитационного течения над наклонным дном, способная явно воспроизводить конвективные ячейки для последующего обобщения и разработки новых параметризаций. Для минимизации численных шумов использован метод наклонного расчетного домена и регулярная прямоугольная сетка. Исследованы свойства адвективных схем высокого порядка точности. Показана принципиальная возможность явного численного воспроизведения относительно крупных (порядка метра и более) турбулентных структур в океане — конвективных ячеек. Накопление поверенного на физическом эксперименте цифрового массива высокого разрешения 3-мерных полей скорости и трассеров (активного и пассивного) для диапазона чисел Рейнольдса 30–300. В дальнейшем данный массив будет использован для разработки новых параметризаций в крупномасштабную модель циркуляции океана.
При поддержке: Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России для ИО РАН (тема № FMWE-2024-0029).
Об авторах
Р. Е. Ванкевич
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Россия
Россия
Ванкевич Роман Евгеньевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник СПбФ
Scopus AuthorID: 25642198100, WoS ResearcherID: M-3215-2013
117997, Москва, Нахимовский проспект, д. 36
А. А. Родионов
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Россия
Россия
Родионов Анатолий Александрович, член-корреспондент РАН, профессор, руководитель научного направления «Фундаментальная и прикладная гидрофизика»
Scopus AuthorID: 56223713100, WoS ResearcherID: AAT-6466-2021
117997, Москва, Нахимовский проспект, д. 36
Н. Н. Шпилев
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Россия
Россия
Шпилев Николай Николаевич, научный сотрудник СПбФ
117997, Москва, Нахимовский проспект, д. 36
В. В. Чеботкова
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Россия
Россия
Чеботкова Василина Владимировна, ведущий инженер СПбФ
117997, Москва, Нахимовский проспект, д. 36
Список литературы
1. Родионов А.А., Ванкевич Р.Е., Лобанов А.А., Шпилев Н.Н. Моделирование конвективных вихревых структур на склоне: от зарождения и распространения в стратифицированной среде до взаимодействия с внутренними волнами. Физический эксперимент в термостратифицированном бассейне // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2025. Т. 18, № 4. С 8-19. EDN CYRCYK. https://doi.org/10.59887/2073-6673.2025.18(4)-1
2. Ванкевич Р.Е., Родионов А.А., Лобанов А.А., Филин К.Б., Шпилев Н.Н. Цифровая копия термостратифицированного бассейна Санкт-Петербургского филиала Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН. // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2024. Т. 17, № 4. С. 100–108. EDN CYWRAP. https://doi.org/10.59887/2073-6673.2024.17(4)-8
3. 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. EDN TIKUEH. https://doi.org/10.59887/2073-6673.2024.17(4)-7
4. Wagner G.L., Silvestri S., Constantinou N.C., et al. High-level, high-resolution ocean modeling at all scales with Oceananigans // arXiv preprint. 2025. arXiv:2502.14148. https://doi.org/10.48550/arXiv.2502.14148
5. Silvestri S., Wagner G.L., Campin J.-M., et al. A new WENO-based momentum advection scheme for simulations of ocean mesoscale turbulence // Journal of Advances in Modeling Earth System. 2024. Vol. 16., Iss. 7. P. e2023MS004130. EDN ZJGUSH. https://doi.org/10.1029/2023MS004130
6. Smagorinsky J. General circulation experiments with the primitive equations: I. The basic experiment // Monthly Weather Review. 1963. Vol. 91. P. 99–164. https://doi.org/10.1175/1520-0493(1963)091<0099:GCEWTP>2.3.CO;2
7. Lilly D.K. The representation of small-scale turbulence in numerical simulation experiments. University Corporation for Atmospheric Research. 1966. NCAR Manuscript No. 281. https://doi.org/10.5065/D62R3PMM
8. Schumann U., Sweet R.A. Fast Fourier transforms for direct solution of Poisson’s equation with staggered boundary conditions // Journal of Computational Physics. 1988. Vol. 75. P. 123–137. https://doi.org/10.1016/0021-9991(88)90102-7
Рецензия
Для цитирования:
Ванкевич Р.Е., Родионов А.А., Шпилев Н.Н., Чеботкова В.В. Моделирование зарождения и эволюции конвективных вихревых структур на склоне. Численный эксперимент. Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2025;18(4):20-27. https://doi.org/10.59887/2073-6673.2025.18(4)-2. EDN: EISBND
For citation:
Vankevich R.Ye., Rodionov А.А., Shpilev N.N., Chebotkova V.V. Modeling the origin and evolution of convective vortex structures on a slope. Numerical experiment. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2025;18(4):20-27. (In Russ.) https://doi.org/10.59887/2073-6673.2025.18(4)-2. EDN: EISBND
Просмотров:
43
Послать статью по эл. почте 