Отправить другу/подруге по почте ссылку на эту страницуВариант этой страницы для печатиНапишите нам!Карта сайта!Помощь. Как совершить покупку…
московское время23.10.18 16:58:10
На обложку
Полёт насекомыхавторы — Прингл Д.
Методы Монте-Карло в статистической физикеавторы — Биндер К., ред.
Подвиг Магеллана. — 4-е изд.авторы — Цвейг С.
б у к и н и с т и ч е с к и й   с а й т
Новинки«Лучшие»Доставка и ОплатаМой КнигоПроводЗаказ редких книгО сайте
Книжная Труба   поиск по словам из названия
Авторский каталог
Каталог издательств
Каталог серий
Моя Корзина
Только цены
Рыбалка
Наука и Техника
Математика
Физика
Радиоэлектроника. Электротехника
Инженерное дело
Химия
Геология
Экология
Биология
Зоология
Ботаника
Медицина
Промышленность
Металлургия
Горное дело
Сельское хозяйство
Транспорт
Архитектура. Строительство
Военная мысль
История
Персоны
Археология
Археография
Восток
Политика
Геополитика
Экономика
Реклама. Маркетинг
Философия
Религия
Социология
Психология. Педагогика
Законодательство. Право
Филология. Словари
Этнология
ИТ-книги
O'REILLY
Дизайнеру
Дом, семья, быт
Детям!
Здоровье
Искусство. Культурология
Синематограф
Альбомы
Литературоведение
Театр
Музыка
КнигоВедение
ЛитПамятники
Современные тексты
Худ. литература
NoN Fiction
Природа
Путешествия
Эзотерика
Пурга
Спорт

/Наука и Техника/Физика

Проливы Мирового океана. Общий подход к моделированию — Андросов А. А., Вольцингер Н. Е.
Проливы Мирового океана. Общий подход к моделированию
Научное издание
Андросов А. А., Вольцингер Н. Е.
год издания — 2005, кол-во страниц — 187, ISBN — 5-02-025035-X, тираж — 400, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7БЦ матов., масса книги — 390 гр., издательство — Наука. СПб
цена: 499.00 рубПоложить эту книгу в корзину
Издание осуществлено при финансовой поддержке Рффи по проекту 04-05-78016

Формат 70x100 1/16. Бумага офсетная №1. Печать офсетная
ключевые слова — пролив, гранично-согласован, краевых, гидролог, границ, гидродинам, океан, геофиз, гидростроител, вихр, волн, течен, разностн, корректн, гидростат, гибралтар, мессинск, баб-эль-мандеб, вертикально-осреднён, адвективно-диффуз, неявн, адвекц, выток, прилив

Рассматривается общий подход к построению модели пролива при использовании криволинейных гранично-согласованных координат, отображающих область пролива на параллелепипед с двумя противостоящими открытыми гранями. Обсуждается круг вопросов, относящихся к постановке и численной реализации преобразованных двумерных и трёхмерных краевых задач для уравнений динамики и гидрологии пролива. Рассматриваются возможности выбора формы преобразованных уравнений, численного метода и условий на открытых границах.

Приложение содержит результаты моделирования ряда проливов и связанных с ними гидродинамических ситуаций, представляющих особый интерес.

Предназначена для специалистов в области вычислительной гидродинамики, моделирования океанологических процессов и явлений, аспирантов и студентов геофизического профиля.


Проливы — это коридоры в анфиладе акваторий Мирового океана. Географическое положение обеспечивает многим из них особое геополитическое, коммуникационное и экономическое значение. С увеличением цивилизационного напряжения роль проливов растёт. Для решения круга локальных задач, связанных с судоходством, рыболовством, гидростроительством, экологией и оценки реакции пролива на возрастающее антропогенное воздействие требуется знание всех сторон режима пролива. Этой цели и служит построение его модели.

Региональное океанологическое моделирование — создание моделей заливов, проливов, морей, океана и его частей — в настоящее время вышло на высокий уровень. Ядро модели определяется заданием геометрии области, постановкой краевой задачи и методом её решения. Можно предположить, что построение модели — штучная работа. Так и было до последнего времени. Сегодня положение меняется. Уже появились программы конструирования моделей океанологических объектов на базе универсальных модулей.

Такая ситуация предоставляет исследователю выбор между созданием собственной модели изучаемого объекта и приспособлением универсальной программы к конкретному случаю. Среди факторов, определяющих выбор, на первый план выступает трудоёмкость подгоночной работы при условии пригодности конечного продукта.

Возникшая альтернатива между построением модели с «нулевого цикла» и её использованием как «чёрного ящика», вероятно, будет блекнуть по мере совершенствования универсальных программ. Но при всей продвинутости таких программ их развитие ограничено уровнем, на котором разнородность объектов ещё допускает их унификацию. Превышение такого уровня оборачивается дефектом универсального подхода. Необходимость учёта типовых особенностей класса объектов может потребовать его выделения. Так и обстоит дело в отношении моделирования проливов.

Характерологической чертой пролива, выделяющей его из других объектов Мирового океана, является наличие попарно противоположных открытых и береговых границ. Пролив препятствует водообмену между своими граничными акваториями. Навязываемый проливу граничный режим вместе с особенностями его геометрии определяет сложную и разнообразную динамику пролива: локальные вихри, внутренние волны, течения, остаточную циркуляцию и пр.

Воспроизведение такой картины на основе решения разностной краевой задачи для трёхмерных уравнений в произвольной области с частично открытой границей предъявляет к численному методу определённые требования. Прежде всего существуют и должны учитываться известные трудности постановки разностной краевой задачи в области с открытой границей. Далее, требуется возможно более точная аппроксимация области и адаптация сетки к структуре физических процессов в проливе. Это достигается переходом к гранично-согласованным координатам, отображающим область пролива на параллелепипед с двумя противоположными открытыми гранями. Криволинейная сетка, построенная в физической области, допускает сгущение узлов внутри области, когда детализация требуется по физическому смыслу задачи, и равностепенное разрежение узлов за пределами пролива, когда расширение области может облегчить определение условий на открытых границах.

Постановка краевой задачи для уравнений динамики, гидрологии и энергетики пролива в гранично-согласованных координатах и её численная реализация на неравномерной криволинейной сетке составляют основу рационального подхода к моделированию пролива; остальное — структура алгоритма, его модули и пр. — выбирается или строится с учётом особенностей конкретного пролива и подчинено необходимым требованиям.

Книга содержит изложение всех элементов такого подхода и примеры его применения. В первой её части, состоящей из четырёх глав, приводятся полные и редуцированные уравнения модели пролива; анализируется постановка двумерных и трёхмерных краевых задач в декартовых и криволинейных координатах; рассматриваются численные методы решения задач, образующих состав модели; обсуждается проблема открытых границ. Проблематику предмета составляют вопросы корректной постановки краевой задачи в области с частично открытой границей для уравнений геофизической гидродинамики. Естественное для таких задач гидростатическое приближение искажает тип уравнений, и на малых масштабах волнового движения его численная реализация сталкивается с трудностями. Эти вопросы рассматриваются с необходимой подробностью, но, видимо, мы ещё далеки от их удовлетворительного разрешения. В трёх главах второй части приводятся в значительной мере неопубликованные результаты расчёта динамики и гидрологии Гибралтарского, Мессинского и Баб-эль-Мандебского проливов. В заключительной главе приводятся результаты моделирования гидродинамических ситуаций в проливах, представляющих особый исторический и познавательный интерес…

ПРЕДИСЛОВИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие5
Введение7
 
Часть I. Теория16
 
Глава 1. Постановка краевых задач моделирования динамики
и гидрологии пролива16
 
1.1. Трёхмерные уравнения модели16
1.1.1. З-D гидростатическое приближение16
1.1.2. Турбулентное замыкание17
1.1.3. Давление19
1.1.4. Уравнение переноса плотности19
1.1.5. Уравнения в форме Ламба20
1.1.6. Уравнения вихревого движения21
1.1.7. Негидростатические уравнения22
1.1.8. Малые колебания23
1.1.9. Безразмерный вид уравнений26
1.1.10. Уравнения энергии28
1.2. Вертикально-осреднённые уравнения30
1.2.1. Уравнения мелкой воды30
1.2.2. Форма Ламба32
1.2.3. Сохранение потенциальной завихрённости33
1.2.4. Анализ волновых движений33
1.2.5. Двумерные негидростатические уравнения — второе
    приближение теории мелкой воды35
1.2.6. Уравнения в безразмерном виде37
1.2.7. Уравнение энергии среднего движения38
1.3. Краевые задачи39
1.3.1. Общие замечания39
1.3.2. Постановка краевых задач для двумерных
    вертикально-осреднённых уравнений40
1.3.3. Трёхмерная негидростатическая краевая задача43
1.3.4. Трёхмерная гидростатическая краевая задача47
1.3.5. Краевая задача для адвективно-диффузионного уравнения52
 
Глава 2. Постановка краевых задач в криволинейных координатах53
 
2.1. Основные соотношения53
2.1.1. Криволинейные координаты53
2.1.2. Операции дифференцирования и интегрирования
    в криволинейных координатах57
2.1.3. Двумерный случай61
2.1.4. Упрощённое 3-D гранично-согласованное преобразование63
2.2. Постановка краевых задач для уравнений мелкой воды
в криволинейных координатах65
2.2.1. Декартово представление66
2.2.2. Контравариантное представление68
2.2.3. Ковариантное представление71
2.2.4. Сравнение форм уравнений мелкой воды в криволинейных
    координатах72
2.3. Трёхмерная краевая задача в криволинейных
гранично-согласованных координатах73
2.3.1. Краевая задача в гидростатическом приближении73
2.3.2. Граничные условия75
2.3.3. Турбулентное замыкание77
2.3.4. Уравнения энергии78
2.3.5. Негидростатическая задача80
 
Глава 3. Численное решение краевых задач динамики и гидрологии
пролива в гранично-согласованных координатах81
 
3.1. Построение сетки83
3.1.1. Эллиптическая краевая задача генерации сетки83
3.1.2. Управление сеткой84
3.1.3. Решение уравнений, генерирующих сетку84
3.2. Решение двумерной краевой задачи86
3.2.1. Полунеявная схема86
3.2.2. Неявные схемы88
3.2.3. Полунеявный метод выделения уровня91
3.3. Решение трёхмерной краевой задачи92
3.3.1. Общая схема решения92
3.3.2. Расчёт адвекции93
3.3.3. Расчёт динамических переменных96
3.3.4. Расчёт уровня97
3.3.5. Расчёт вертикальных скоростей98
3.3.6. Расчёт поля плотности99
3.3.7. Негидростатический модуль100
 
Глава 4. Вычислительные аспекты проблемы открытых границ101
 
4.1. Способы задания условий на вытоке102
4.1.1. Радиационные условия102
4.1.2. Характеристические условия105
4.1.3. Приграничное демпфирование107
4.2. Способы задания условий на втоке108
4.2.1. Адаптивное граничное принуждение108
4.2.2. Приграничная релаксация109
 
Часть II. Приложения110
 
Глава 5. Гибралтарский пролив112
 
5.1. Характеристика пролива112
5.2. Модель113
5.3. Результаты115
5.3.1. Сходимость численных решений115
5.3.2. Приливная карта волны M2115
5.3.3. Сравнение с данными наблюдений117
5.3.4. Энергетические характеристики118
5.3.5. Трёхмерная динамика120
 
Глава 6. Мессинский пролив123
 
6.1. Характеристика пролива123
6.2. Модель124
6.3. Результаты127
б.З.1. Приливная карта волны M2127
6.3.2. Сравнение с данными наблюдений127
6.3.3. Эволюция приливной энергии и энергетический баланс127
6.3.4. Суммарный прилив128
6.3.5. Внутренняя динамика130
6.3.6. Вихревые структуры130
6.3.7. Остаточная динамика134
 
Глава 7. Баб-эль-Мандебский пролив139
 
7.1. Характеристика пролива139
7.2. Модель141
7.3. Результаты144
 
Глава 8. Моделирование гидродинамических ситуаций в проливах158
 
8.1. Проход Одиссея между Сциллой и Харибдой в Мессинском проливе159
8.2. Гидродинамическая ситуация Исхода162
8.3. Шторм на Геллеспонте в 480 г. до н.э.171
 
Заключение177
Литература179

Книги на ту же тему

  1. Отрывные течения. В 3-х томах (комплект из 3 книг), Чжен П., 1973
  2. Океанология, Истошин Ю. В., 1969
  3. Лабораторные модели физических процессов в атмосфере и океане, Алексеев В. В., Киселева С. В., Лаппо С. С., 2005
  4. Мелкомасштабная турбулентность в океане, Поздынин В. Д., 2002
  5. Избранные труды. Нелинейные волны в океане, Воляк К. И., 2002
  6. Основы океанологии: Учебное пособие, Иванов В. А., Показеев К. В., Шрейдер А. А., 2008
  7. Прогноз температуры воды в океане, Глаголева М. Г., Скриптунова Л. И., 1979
  8. Динамика приповерхностного слоя воздуха, Бютнер Э. К., 1978
  9. Динамика внутренних гравитационных волн в океане, Миропольский Ю. З., 1981
  10. Математические модели циркуляции в океане, Марчук Г. И., Кочергин В. П., Саркисян А. С., Бубнов М. А., Залесный В. Б., Климок В. И., Кордзадзе А. А., Кузин В. И., Протасов А. В., Сухоруков В. А., Цветова Е. А., Щербаков А. В., 1980
  11. Динамика верхнего слоя океана. — 2-е изд., испр. и доп., Филлипс О. М., 1980
  12. Введение в теорию волновых движений в океане: Учебное пособие, Фукс В. Р., 1982
  13. Оптика моря. — 2-е испр. и доп. изд. «Оптической океанографии», Ерлов Н. Г., 1980
  14. Аналитические методы моделирования планетарного пограничного слоя, Браун Р. А., 1978
  15. Моделирование вертикальной термической структуры деятельного слоя океана, Калацкий В. И., 1978
  16. Суперкомпьютерное моделирование в физике климатической системы: Учебное пособие, Лыкосов В. Н., Глазунов А. В., Кулямин Д. В., Мортиков Е. В., Степаненко В. М., 2012
  17. Пространственно-временная изменчивость структуры и динамики вод Охотского моря, Власова Г. А., Васильев А. С., Шевченко Г. В., 2008
  18. Модели глобальной атмосферы и Мирового океана: алгоритмы и суперкомпьютерные технологии: Учебное пособие, Толстых М. А., Ибраев Р. А., Володин Е. М., Ушаков К. В., Калмыков В. В., Шляева А. В., Мизяк В. Г., Хабеев Р. Н., 2013
  19. Современные проблемы вычислительной математики и математического моделирования: в 2-х томах (комплект из 2 книг), Бахвалов Н. С., Воеводин В. В., Дымников В. П., ред., 2005
  20. Разностные схемы газовой динамики, Самарский А. А., Попов Ю. П., 1975
  21. Устойчивость разностных схем, Самарский А. А., Гулин А. В., 1973
  22. Математические вопросы динамики вязкой несжимаемой жидкости, Ладыженская О. А., 1961
  23. Проблемы гидродинамики и их математические модели. — 2-е изд., Лаврентьев М. А., Шабат Б. В., 1977
  24. Введение в теорию течения сжимаемой жидкости, Бай Ши-И, 1962
  25. Вязкопластические течения: динамический хаос, устойчивость, перемешивание, Климов Д. М., Петров А. Г., Георгиевский Д. В., 2005
  26. Динамика вихрей, Сэффмэн Ф. Д., 2000
  27. Корректная постановка граничных задач в акустике слоистых сред, Касаткин Б. А., Злобина Н. В., 2009
  28. Краевые задачи в областях с мелкозернистой границей, Марченко В. А., Хруслов Е. Я., 1974
  29. Математические методы в теории пограничного слоя, Олейник О. А., Самохин В. Н., 1997

Напишите нам!© 1913—2013
КнигоПровод.Ru
Рейтинг@Mail.ru btd.kinetix.ru работаем на движке KINETIX :)
elapsed time 0.029 secработаем на движке KINETIX :)