Трехмерная лагранжева модель переноса многофракционных наносов и ее применение к описанию гравитационных течений

Abstract

Предложена новая трехмерная лагранжева модель переноса связных и несвязных многофракционных наносов, когда тип донного материала и гранулометрический состав переменны в области моделирования. Модель сопряжена с трехмерными моделями гидродинамики, в которых используется сигма-система координат, позволяющая естественным образом описывать перенос в пограничном слое и переформирование дна. Результаты расчетов сопоставлены с аналитическим и численным решениями эйлеровых задач и лабораторным экспериментом. Модель применена к задаче зимней конвекции на арктическом шельфе, которая вызывает трогание наносов на склонах и усиление плотностных гравитационных течений за счет взвеси.

Запропонована нова тривимiрна лагранжева модель переносу зв'язних та незв'язних багатофракцiйних намулiв у випадку, коли тип донного матерiалу та його гранулометричний склад змiннi в областi моделювання. Модель спряжена з тривимiрними моделями гiдродинамiки, в яких використовується сiгма-система координат, що дозволяє природнiм чином описувати перенос у пограничному шарi та переформування дна. Результати розрахункiв спiвставленi з аналiтичним та чисельним розв'язками ейлерових задач та лабораторним експериментом. Модель застосована до задачi зимової конвекцiї на арктичному шельфi, що викликає рушання намулiв на схилах та пiдсилення густинних гравiтацiйних течiй за рахунок намулiв.

A new three-dimensional Lagrangian sediment transport model for cohesive and non-cohesive sediment for the case when bottom material type and it's grain-size composition are variable in the modeling area is proposed. The model is coupled with three-dimensional hydrodynamic models which use sigma-coordinate system that allow to describe naturally transport in boundary layer and bottom morphology. Calculation results were validated on the numerical and analytical solutions of Euler problems and laboratory experiment. Model was applied for the case study of winter convection on the Arctic shelf which causes triggering of sediment down slope movement and enhancement of the gravity current at the cost of sediment.