Введение
Глава 1 Обзор численных и натурных исследований явления термобара 14
1.1 Термический бар как объект научного исследования 14
1.2 Озеро Байкал 21
1.2.1 Общие сведения 21
1.2.2 Описания натурных наблюдений 23
1.2.3 Математическое моделирование течений в озере Байкал 31
1.3 Некоторые важные аспекты численного исследования термобара 39
1.3.1 Уравнение состояния 39
1.3.2 Моделирование турбулентного переноса 45
1.3.3 Тепловые потоки на свободной поверхности 48
Выводы по главе 1 55
Глава 2 Комплексная модель расчёта термобара в глубоком озере 56
2.1 Физическая постановка задачи 56
2.2 Основные уравнения модели 58
2.3 Уравнение состояния Чена–Миллеро 59
2.4 Модель турбулентности 60
2.5 Начальные и граничные условия 62
2.6 Параметризация тепловых потоков на свободной поверхности 64 Выводы по главе 2 66
Глава 3 Численный метод решения задачи 67
3.1 Обобщённая форма записи конвективно-диффузионного уравнения 67
3.2 Дискретизация расчётной области методом конечного объёма 68
3.3 Схемы аппроксимации конвективных членов 70
3.3.1 Противопотоковая схема Upwind 70
3.3.2 Схема MLU 71
3.3.3 QUICK-cхема 72
3.4 Аппроксимация конвективно-диффузионного уравнения 73
3.5 Аппроксимация нестационарного уравнения конвекции–диффузии 77
3.6 Алгоритм SIMPLED согласования полей скорости и давления 78
3.7 Решение сеточных уравнений 82
3.8 Тестирование численного метода на примере каверны 84
3.8.1 Математическая постановка задачи 85
3.8.2 Исследование численного метода для случая квадратной каверны 86
3.8.3 Течения в каверне с наклонным дном 91
Выводы по главе 3 95
Глава 4 Исследование численной модели термобара на примере озера Камлупс 96
4.1 Описание численных экспериментов 96
4.2 Применение к-со модели турбулентности 97
4.3 Сравнительный анализ динамики термобара с расчётами
4.4 Воспроизведение гидродинамических сценариев и сопоставление их с натурными наблюдениями 102
4.5 Влияние солёности притока на характер развития термобара 108
Выводы по главе 4 110
Глава 5 Результаты моделирования термобара в озере Байкал 111
5.1 Моделирование течений в окрестности мыса Лиственичного 111
5.1.1 Постановка задачи и описание численных экспериментов 111
5.1.2 Результаты расчётов 113
5.2 Результаты применения комплексной модели в районе впадения
р. Селенги в оз. Байкал 116
5.2.1 Морфометрия исследуемой области и описание численных расчётов 116
5.2.2 Тепловые потоки и ветровое напряжение на поверхности озера 117
5.2.3 Динамика развития термобара 120
5.2.4 Влияние силы Кориолиса 124
5.2.5 Распространение концентрации загрязняющих веществ в районе впадения р. Селенги в оз. Байкал 126
Выводы по главе 5 128
Заключение 129
Список использованной литературы
