Цели и задачи моделирования

Цель работы заключается в создании единого программного комплекса для решения двумерных непрерывных и дискретных задач транспорта донных материалов в прибрежных водных акваториях, описывающих изменение геометрии прибрежной зоны водоемов за счет движения водной среды и транспорта твердых частиц. Поставленная цель предполагает решение следующих задач.

• 1. Разработка и программная реализация пространственно-двумерной модели перемещения донных материалов в мелководных акваториях, позволяющей предсказывать изменения донной поверхности, вызванные движением воды и твердых частиц. Модель учитывает определяющие физические факторы и процессы: пористость грунта, критическое значение касательного напряжения, при котором происходит транспорт наносов, процесс турбулентности, изменения геометрии дна водоема, ветровые течения и трение о дно.
• 2. Разработка и программная реализация трехмерной математической модели динамики популяций, предназначенной для моделирования условий формирования заморов в мелководных водоемах и изучения возможностей улучшения качества вод.
• 3. Разработка и программная реализация модели волновых гидродинамических процессов, учитывающей такие физические параметры, как турбулентный обмен, сложная геометрия дна и береговой линии, трение о дно, наличие примеси и предназначенной для расчета интенсивности перемешивания субстанций в водоеме в зависимости от параметров поверхностных волн.
• 4. Разработка и программная реализация трехмерной модели гидродинамики, учитывающей определяющие физические факторы, такие как сила Кориолиса, турбулентный обмен, зависящий, в том числе, от параметров поверхностных волн, сложная геометрия дна и береговой линии, испарение, стоки рек, динамическое перестроение расчетной области, ветровые напряжения и трение о дно.
• 5. Построение разностных схем для разрабатываемых моделей, проведение аналитических исследований для схем повышенного порядка точности, расчет оптимальных весовых и регуляризирующих параметров.
• 6 Разработка комплекса программ на многопроцессорной вычислительной системе, предназначенного для моделирования перемещения примесей и донных материалов в прибрежной акватории, с учетом турбулентного перемешивания водной среды, для прогнозирования динамики экосистемы и берегового рельефа.