TITAN2D - TITAN2D

Эта статья включает список литературы, связанное чтение или внешние ссылки, но его источники остаются неясными, потому что в нем отсутствует встроенные цитаты. Пожалуйста, помогите улучшить эта статья введение более точные цитаты. (Декабрь 2018 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

TITAN2D

Сравнение полевых наблюдений и моделирования течений при Колима вулкан
Разработчики)	Группа геофизических массовых потоков
Стабильный выпуск	2.0.0 / 21 июля 2007 г.; 13 лет назад (2007-07-21)
Операционная система	Unix-подобный
Тип	Симулятор Geoflow
Лицензия	Лицензия NCSA с открытым исходным кодом
Интернет сайт	www.gmfg.buffalo.edu

TITAN2D приложение для моделирования геопотока, предназначенное для геологов. Распространяется как свободное программное обеспечение.

Обзор

TITAN2D это бесплатное программное приложение, разработанное Geophysical Mass Flow Group в Государственный университет Нью-Йорка (SUNY) в Буффало. TITAN2D был разработан с целью моделирования гранулированные потоки (в основном геологические массовые потоки, такие как обвалы и оползни) надцифровые модели рельефа (ЦМР) естественного ландшафта. Код разработан, чтобы помочь ученым и органам гражданской защиты оценить риск и уменьшить опасности, связанные с потоками сухого мусора и лавин. TITAN2D объединяет численное моделирование потока с цифровыми данными высоты естественного рельефа, поддерживаемыми через а Географическая информационная система (ГИС) интерфейс, такой как ТРАВЫ.

TITAN2D может работать на нескольких процессорах. Интерфейс передачи сообщений. (MPI) Интерфейс программирования приложений (API) позволяет параллельные вычисления на нескольких процессорах, что эффективно увеличивает вычислительную мощность, сокращает время вычислений и позволяет использовать большие наборы данных.

Адаптивная сетка позволяет концентрировать вычислительные мощности в регионах, представляющих особый интерес. Уточнение сетки позволяет уловить сложные особенности потока, которые возникают на переднем крае потока, а также места, где быстрые изменения топографии вызывают большие потоки массы и количества движения. Meshunrefinement применяется, когда значения решения относительно постоянны или малы, чтобы еще больше повысить эффективность вычислений.

TITAN2D требует первоначальной оценки объема и формы исходного материала, базового угла трения и угла внутреннего трения для смоделированного гранулированного потока. Прямые выходы программы - динамические представления глубины и количества движения потока. Вторичные или производные выходные данные включают скорость потока и такие наблюдаемые в полевых условиях величины, как высота подъема, толщина отложений и площадь затопления.

Математическая модель

Программа TITAN2D основана на усредненной по глубине модели для несжимаемого кулоновского континуума, «мелководного» гранулированного потока. Уравнения сохранения массы и импульса решаются с помощью Трение кулоновского типа термин для взаимодействия между зернами среды и между зернистым материалом и базовой поверхностью. Результирующий гиперболическая система уравнений решается с помощью параллельной адаптивной сетки,Схема Годунова. Основная форма усредненных по глубине основных уравнений выглядит следующим образом.

Сохранение массы, усредненное по глубине, равно:

${ displaystyle { underbrace { partial h over partial t}} _ { begin {smallmatrix} { text {Change}} { text {in mass}} { text {с течением времени} } end {smallmatrix}} + underbrace {{ partial { overline {hu}} over partial x} + { partial { overline {hv}} over partial y}} _ { begin { smallmatrix} { text {Общее пространственное}} { text {изменение}} { text {x, y массовые потоки}} end {smallmatrix}} = 0}$

Усредненные по глубине балансы импульса x, y:

${ displaystyle { underbrace { partial { overline {hu}} over partial t}} _ { begin {smallmatrix} { text {Change in}} { text {x mass flux}} { text {over time}} end {smallmatrix}} + underbrace {{ partial over partial x} left ({ overline {hu ^ {2}}} + {1 over 2} { k_ {ap} g_ {z} h ^ {2}} right) + { partial { overline {huv}} over partial y}} _ { begin {smallmatrix} { text {Полное пространственное изменение} } { text {потоков импульса x, y}} { text {в направлении x}} end {smallmatrix}} = underbrace {-hk_ {ap} operatorname {sgn} left ( { partial u over partial y} right) { partial hg_ {z} over partial y} sin phi _ {int}} _ { begin {smallmatrix} { text {Диссипативный внутренний}} { text {сила трения}} { text {по оси x}} end {smallmatrix}} - underbrace {{u over { sqrt {u ^ {2} + v ^ {2 }}}} left [g_ {z} h left (1+ {u ^ {2} over r_ {x} g_ {z}} right) right] tan phi _ {кровать}} _ { begin {smallmatrix} { text {Диссипативная базальная}} { text {сила трения}} { text {в направлении x}} end {smallmatrix}} + underbrace {g_ {x} h} _ { begin {smallmatrix} { text {Дриви ng}} { text {гравитационный}} { text {force in}} { text {x-direction}} end {smallmatrix}}}$

${ displaystyle { underbrace { partial { overline {hv}} over partial t}} _ { begin {smallmatrix} { text {Change in}} { text {y mass flux}} { text {over time}} end {smallmatrix}} + underbrace {{ partial { overline {huv}} over partial x} + { partial over partial y} left ({ overline {hv ^ {2}}} + {1 over 2} {k_ {ap} g_ {z} h ^ {2}} right)} _ { begin {smallmatrix} { text {Полное пространственное изменение} } { text {потоков импульса x, y}} { text {в направлении y}} end {smallmatrix}} = underbrace {-hk_ {ap} operatorname {sgn} left ( { partial v over partial x} right) { partial hg_ {z} over partial x} sin phi _ {int}} _ { begin {smallmatrix} { text {Диссипативный внутренний}} { text {сила трения}} { text {в направлении y}} end {smallmatrix}} - underbrace {{v over { sqrt {u ^ {2} + v ^ {2 }}}} left [g_ {z} h left (1+ {v ^ {2} over r_ {y} g_ {z}} right) right] tan phi _ {bed}} _ { begin {smallmatrix} { text {Диссипативная базальная}} { text {сила трения}} { text {в направлении y}} end {smallmatrix}} + underbrace {g_ {y} h} _ { begin {smallmatrix} { text {Дриви ng}} { text {гравитационный}} { text {force in}} { text {y-direction}} end {smallmatrix}}}$

использованная литература

• Руководство пользователя Titan2D, Релиз 2.0.0, 2007.07.09; Группа геофизических массовых потоков, Университет Баффало (http://www.gmfg.buffalo.edu ).
• А.К. Патра, А.С. Бауэр, К.С. Ничита, Э. Питман, М.Ф. Шеридан, М. Бурсик, Б. Рупп, А. Уэббер, А. Стинтон, Л. Намикава и К. Реншлер, Параллельное адаптивное численное моделирование сухих лавин на естественной местности, Журнал вулканологии и геофизических исследований, 139 (2005) 1-21.
• Э. Питман, К. Ничита, А. Патра, А.С. Бауэр, М.Ф. Шеридан, М. Бурсик, Расчет гранулированных лавин и оползней, Физика жидкостей, Vol. 15, номер 12 (декабрь 2003 г.).
• М.Ф. Шеридан, А.Дж. Стинтон, А. Патра, Э. Pitman, A. Bauer, C.C. Ничита, Оценка модели массового расхода Titan2D с использованием схода лавин на пике Малый Тахома в 1963 г., Маунт-Рейнир, Вашингтон, Журнал вулканологии и геофизических исследований, 139 (2005) 89-102.
• Э. Питман, К. Ничита, А. Патра, А. К. Бауэр, М. Бурсик и А. Уэббер, Численное исследование зернистых течений на эродируемых поверхностях., 24 марта 2003 г.
• Б. Рупп, М. Бурсик, А. Патра, Б. Питман, А. Бауэр, К. Ничита, Р. Сауседо, Дж. Масиас, 2003 г.,Моделирование пирокластических потоков вулкана Колима, Мексика, с помощью программы TITAN2D, Встреча AGU / EGS / EUG Spg., Рефераты по геофизическим исследованиям, 5, 12857.
• Э. Муньос, Д. Паласиос, Л. Намикава, М. Шеридан, К. Реншлер, Контраст между компьютерным моделированием и полевыми наблюдениями за Popocatepetl Lahars, Рефераты по геофизическим исследованиям, Vol. 6, 04599, 2004, Европейский союз геонаук.

Смотрите также

• Геологические опасности
• Лахар
• Пирокластический поток
• Селевой поток
• оползни

внешние ссылки

• Группа геофизических массовых потоков (Сайт распространения TITAN2D)
• Titan2d-мод (выпущен в 2016 году, версия, измененная с titan 3.0.0, 2011)