ТЕЛЕМАК - TELEMAC

В вычислительная гидродинамика, ТЕЛЕМАК сокращенно от открытой системы TELEMAC-MASCARET или набора заключительный элемент компьютерная программа принадлежит Лаборатории национальной гидрологии и окружающей среды (LNHE), входящей в группу исследований и разработок Électricité de France. После многих лет коммерческого распространения в январе 2010 года был официально создан Консорциум (Консорциум TELEMAC-MASCARET) для организации распространения с открытым исходным кодом открытой системы TELEMAC-MASCARET, доступной в настоящее время под GPLv3.

Доступные модули[1]

ТЕЛЕМАК-2Д

Модуль 2D гидродинамики TELEMAC-2D решает так называемые уравнения мелкой воды, также известные как уравнения Сен-Венана. TELEMAC-2D решает уравнения Сен-Венана с помощью заключительный элемент или же конечный объем метод и расчетная сетка треугольных элементов. Он может выполнять моделирование в преходящий и постоянные условия. TELEMAC-2D может учитывать следующие явления:

  • Распространение длинных волн с учетом нелинейных эффектов.
  • Кровать трение
  • Влияние силы Кориолиса
  • Влияние метеорологических факторов: атмосферное давление и ветер.
  • Турбулентность
  • Потоки и реки
  • Влияние горизонтальных градиентов температуры или солености на плотность
  • Декартовы или сферические координаты для больших областей
  • Засушливые районы в расчетной области: приливные отмели и поймы.
  • Текущий унос и распространение трассера с указанием источников и поглотителей
  • Мониторинг поплавков и лагранжевых заносов
  • Обработка особых точек: порогов, дамб, труб.

TELEMAC-2D используется во многих областях применения. В морской области следует особо упомянуть проектирование конструкции гавани, исследования влияния строительства подводных волноломов или дноуглубительных работ, влияние сбросов из устья моря, изучение тепловых шлейфов; и, что касается рек, влияние различных типов строительства (мосты, пороги, гребни), прорывов плотин, исследований наводнений, транспортировки рассеивающих или нерассеивающих индикаторов. TELEMAC-2D также может использоваться для ряда специальных приложений, таких как разрушение промышленных резервуаров, лавины, падающие в резервуары и т. Д.

ТЕЛЕМАК-3D

Модуль 3D гидродинамики TELEMAC-3D использует то же самое по горизонтали. неструктурированная сетка как TELEMAC-2D, но решает Уравнения Навье-Стокса, будь то в гидростатический или же негидростатический режим, позволяющий использовать более короткие волны, чем на мелководье (где требуется, чтобы длина волн была как минимум в двадцать раз больше глубины воды). Волновая формула обновления свободной поверхности используется для эффективности. Трехмерная сетка представляет собой серию сетчатых поверхностей между станиной и свободной поверхностью. Гибкость в размещении этих плоскостей позволяет использовать сигма-сетку (каждая плоскость с заданной пропорцией расстояния между пластом и поверхностью) или ряд других стратегий для промежуточного расположения поверхности. Одним из полезных примеров является включение некоторых плоскостей, которые находятся на фиксированном расстоянии ниже поверхности воды или над дном. При наличии приповерхностного термоклин или же галоклин это выгодно, поскольку можно избежать перемешивания воды между приповерхностными плоскостями, где расположены наибольшие градиенты плотности. Когда происходит высыхание, глубина воды падает точно до нуля, а плоскости схлопываются до нулевого расстояния между слоями.

МАСКАРЕ[2][3]

MASCARET включает движки для одномерного моделирования потоков со свободной поверхностью. На основе уравнений Сен-Венана различные модули могут моделировать различные явления на больших площадях и для различной геометрии: ячеистая или разветвленная сеть, докритические или сверхкритические потоки, установившиеся или нестационарные потоки. MASCARET может представлять:

  • Распространение паводков и моделирование пойм
  • Погружная волна в результате прорыва плотины
  • Регулирование управляемых рек
  • Поток в торрентах,
  • Смачивание каналов
  • Транспорт осадка
  • Качество воды (температура, пассивные индикаторы ...)

АРТЕМИДА

ARTEMIS - это научное программное обеспечение, предназначенное для моделирования распространения волн к побережью или в гавани на географической территории площадью около нескольких квадратных километров. Область может быть больше для моделирования длинных волн или резонанса. ARTEMIS учитывает частотную зависимость и направленное распространение волновой энергии. Расчет восстанавливает основные характеристики волны в расчетной области: значительную высоту волны, падение волны, орбитальные скорости, скорость обрушения, ...

ARTEMIS решает уравнение Беркгофа или уравнение умеренного уклона с помощью формулировки конечных элементов. Уравнение мягкого наклона было расширено для интеграции процессов рассеяния. Используя согласованный набор граничных условий, ARTEMIS может моделировать следующие процессы:

  • Нижняя рефракция
  • Дифракция на препятствиях
  • Обрушение волны, вызванное глубиной
  • Нижнее трение
  • Полные или частичные отражения от стен, волноломов, дамб, ...
  • Условия излучения или свободного истечения

ARTEMIS прошел ряд контрольных тестов и успешно использовался в многочисленных исследованиях. Программное обеспечение показало свою способность обеспечивать надежные результаты волнового волнения в прибрежных районах, вблизи морских сооружений и сооружений или в зоне прибоя. ARTEMIS - это оперативный инструмент для определения условий проекта:

  • конструкция конструкции,
  • прибрежное управление,
  • волновые условия для волновых токов и связанных
  • транспорт песка, ...
  • скорость разрушения в районе гавани для двух разных направлений волн ...
  • простота реализации с помощью адаптированных пре и постпроцессоров для генерации сеток и визуализации результатов.

ТОМАВАК

TOMAWAC используется для моделирования распространения волн в прибрежных районах. С помощью метода конечных элементов решается упрощенное уравнение для спектро-угловой плотности волнового воздействия. Это делается для стационарных условий (т.е. с фиксированной глубиной воды на протяжении всего моделирования).

TOMAWAC особенно прост в использовании. Он может учитывать любое из следующих физических явлений:

  • Волны, генерируемые ветром
  • Преломление внизу
  • Преломление токами
  • Рассеяние за счет разбивания батиметрических волн
  • Рассеяние за счет обрушения противоточной волны

В каждой точке вычислительной сетки TOMAWAC вычисляет следующую информацию:

  • Значительная высота волны
  • Средняя частота волны
  • Среднее направление волны
  • Пиковая частота волны
  • Волновые токи
  • Радиационные напряжения

Подтвержденный множеством тестовых примеров и уже используемый в многочисленных исследованиях, TOMAWAC идеально подходит для инженерных проектов: проектирование морских сооружений, перенос наносов волнами, текущие исследования и т. Д.

Как и все другие модули открытой системы TELEMAC-MASCARET, TOMAWAC обладает преимуществами мощных функций создания сетки и отображения результатов. Также легко связать TOMAWAC с гидродинамическими или твердотельными транспортными модулями и использовать одну и ту же вычислительную сетку для различных модулей (TELEMAC-2D, SISYPHE, TELEMAC-3D и т. Д.).

Как и все модули открытой системы TELEMAC-MASCARET, TOMAWAC был разработан в соответствии с процедурами обеспечения качества, применяемыми Исследовательским отделом Electricité de France. Программное обеспечение поставляется с полным набором документов: теоретическое описание, руководство пользователя и первые шаги, файл проверки и т. Д.

СИСИФ

SISYPHE - это современный модуль переноса наносов и эволюции дна системы моделирования TELEMAC-MASCARET. SISYPHE можно использовать для моделирования сложных морфодинамических процессов в различных средах, таких как прибрежные районы, реки, озера и эстуарии, для различных скоростей потока, классов размера наносов и способов их переноса.

В SISYPHE процессы переноса наносов сгруппированы как нагрузка на грунт, взвешенная нагрузка или общая нагрузка с обширной библиотекой взаимосвязей переноса нагрузки на грунт. SISYPHE применим к несвязным отложениям, которые могут быть однородными (одноразмерные) или неоднородными (многоразмерные), связным отложениям (модели многослойной консолидации), а также к песчано-грязевым смесям. В SISYPHE включен ряд физических процессов, таких как влияние вторичных токов для точного захвата сложного поля потока, вызванного кривизной канала, влияние наклона пласта, связанное с влиянием силы тяжести, предикторы шероховатости пласта и области просторная кровать, среди прочего.

Только для течений SISYPHE может быть тесно связан с модулем мелководья с усредненной глубиной TELEMAC-2D или с трехмерным модулем Навье-Стокса с усреднением по Рейнольдсу TELEMAC-3D. Чтобы учесть влияние волн или комбинированных волн и токов, SISYPHE может быть внутренне связан с волновым модулем TOMAWAC.

SISYPHE можно легко расширить и настроить в соответствии с конкретными требованиями путем изменения дружественных, легко читаемых файлов Fortran. Чтобы помочь сообществу пользователей и разработчиков, SISYPHE включает большое количество примеров, проверочных и проверочных тестов для ряда приложений.

Общие техники

Общий для всех его модулей, конечный объем численные методы используются для гарантии того, что и вода, и индикатор могут быть хорошо сохранены в присутствии высыхания и последующего смачивания.

внешняя ссылка

Рекомендации

  1. ^ Galland, J.C .; Goutal, N .; Эрвуэ, Дж. М. (1991), "ТЕЛЕМАК: новая численная модель для решения уравнений мелкой воды", Достижения в области водных ресурсов AWREDI, 14 (3): 138–148, Bibcode:1991AdWR ... 14..138G, Дои:10.1016 / 0309-1708 (91) 90006-А
  2. ^ «Решение с конечным объемом для одномерных уравнений мелкой воды применительно к реальной реке», N. Goutal и F. Maurel, Int. J. Numer. Meth. Fluids 2002; 38: 1-19
  3. ^ "MASCARET: одномерное программное обеспечение с открытым исходным кодом для гидродинамики потока и качества воды в сетях с открытыми каналами", Н. Гутал, Ж.-М. Лакомб, Ф. Зауи и К. Эль-Кади-Абдеррезак, River Flow 2012 - Murillo (Ed.), Стр. 1169-1174