Чуруксаева В.В.   Старченко А.В.  

Численное моделирование переноса примеси в речном потоке

Докладчик: Чуруксаева В.В.

Целью данной работы является создание математической модели и численного метода для расчета течения в русле реки, позволяющие получить достаточно точные сведения о структуре речного течения. Предложенная модель основана на осредненных по глубине уравнениях Рейнольдса. Осредненные значения напряжений, появляющиеся в модели, определяются с помощью гипотезы Буссинеска. Турбулентные характеристики потока определяются из высокорейнольдсовой модификации k-epsilon модели турбулентности для осредненных уравнений. В модели также учитываются ветровое трение на поверхности воды, трение о дно и сила Кориолиса, оказывающие значительное влияние на крупномасштабные природные течения.
Для построения дискретного аналога модели использовался метод конечного объема на разнесенной структурированной сетке. Конвективные слагаемые аппроксимировались с помощью схемы MUSCLE третьего порядка точности. Решение полученной системы разностных уравнений находилось с помощью SIMPLE-подобного итерационного алгоритма, основанного на совместной коррекции полей скорости и глубины на каждом шаге по времени. Принципиальное отличие предложенного алгоритма заключается в учете изменения глубины потока в источниковых членах уравнений движения.
Основным объектом представленного исследования является участок реки Томь длиной 50 км в окресности г. Томска. Были рассчитаны возможные сценарии распространения загрязняющих веществ из сбрасываемых в реку сточных вод, а также возникновения локальных затоплений прибрежных территорий во время весеннего половодья. Результаты расчетов хорошо согласуются с физическими представлениями о таких течениях и отражают явления, наблюдавшиеся при полевых исследованиях реки.