Моделирование распространения тепла во внутренних водах и прибрежных областях морей

Abstract

Представлена численная трехмерная модель стратифицированных течений со свободной поверхностью, предназначенная для описания процессов переноса тепла в различных водоемах. Уравнения движения в гидростатическом приближении дополнены уравнениями переноса тепла и соли и k-e моделью турбулентности. Особое внимание уделено параметризации процессов теплообмена с атмосферой. Вычисления проводятся с использованием двойной сигма систем координат по вертикали и расщепления на бароклинную и баротропную моды. Для решения задачи применяется неявный конечно-разностный метод по вертикали и явный метод - по горизонтали. Приведены примеры расчета сброса тепла с двух объектов энергетики Нидерландов.

Представлена чисельна трьохвимiрна модель стратифiкованих течiй з вiльною поверхнею, що призначена для опису процесiв переносу тепла в рiзних водоймищах. Рiвняння руху в гiдростатичному наближеннi доповненi рiвняннями переносу тепла i солi i k-e моделлю турбулентностi. Особлива увага придiлена параметризацiї процесiв теплообмiну з атмосферою. Розрахунки проводяться з використовуванням подвiйної сiгма системи координат i розщеплення на бароклiнну та баротропну моди. Для розв'язку задачi використовується неявний кiнцево-рiзницевий метод по вертiкалi та явний метод по горизонталi. Наведенi приклади розрахункiв викиду тепла з двох об'єктiв енергетики Нiдерландiв.

Numerical three-dimensional model of stratified flows with free surface is described. The model is intended to describe heat transport processes in different water bodies. The hydrodynamic equations in hydrostatic approximation are completed by heat and salt transport equations and k-e model of turbulence. The special attention is devoted to parameterization of heat fluxes between water and atmosphere. The numerical solution was carried out with use double vertical sigma coordinate system and with splitting of velocity into baroclinic and barotropic modes. The problem was solved by use implicit finite-difference scheme in vertical direction and explicit scheme in horizontal plane. Examples of calculation of heat dispersion for two energy objects in the Netherlands are presented.