ТЕЛЕМАК

Скриншот программного обеспечения FUDAA-MASCARET

В вычислительной гидродинамике принадлежащих TELEMAC — это сокращение от открытой системы TELEMAC-MASCARET или набора конечных элементов, компьютерных программ Национальной лаборатории гидравлики 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 открытой системы TELEMAC-MASCARET с открытым исходным кодом, которая теперь доступна под лицензией GPLv3 .

Доступные модули ^{[ 1 ]}

ТЕЛЕМАК-2Д

Этот двумерный гидродинамический модуль TELEMAC-2D решает так называемые уравнения мелкой воды , также известные как уравнения Сен-Венана. TELEMAC-2D решает уравнения Сен-Венана, используя метод конечных элементов или конечного объема и расчетную сетку из треугольных элементов. Он может выполнять моделирование в переходных и постоянных условиях. TELEMAC-2D может учитывать следующие явления:

Распространение длинных волн с учетом нелинейных эффектов
Трение кровати
Влияние силы Кориолиса
Влияние метеорологических факторов: атмосферного давления и ветра
Турбулентность
Торрент и речные потоки
Влияние горизонтальных градиентов температуры или солености на плотность
Декартовы или сферические координаты для больших областей.
Засушливые районы в расчетной области: приливные и поймы.
Текущий унос и распространение индикатора с учетом условий источника и стока
Мониторинг поплавков и лагранжевых дрейфов
Обработка особых точек: подоконников, дамб, труб.

TELEMAC-2D используется во многих областях применения. В морской области можно особо упомянуть проектирование портовых сооружений, исследования влияния строительства погружных волноломов или дноуглубительных работ, воздействия сбросов из морских водовыпусков, изучение тепловых шлейфов; а что касается рек, то воздействие различных типов сооружений (мосты, пороги, буны), прорывов плотин, исследований наводнений, переноса рассеивающихся или нерассеивающих индикаторов. TELEMAC-2D также может использоваться для ряда специальных применений, таких как разрушение промышленных резервуаров, падение лавин в резервуары и т. д.

TELEMAC-3D

Модуль трехмерной гидродинамики TELEMAC-3D использует ту же горизонтально неструктурированную сетку , что и TELEMAC-2D, но решает уравнения Навье-Стокса как в гидростатическом , так и в негидростатическом режиме, что позволяет создавать более короткие волны, чем волны на мелководье (где длины волн должна быть как минимум в двадцать раз больше глубины воды). Для повышения эффективности используется волновая формулировка обновления свободной поверхности. 3D-сетка представляет собой серию сетчатых поверхностей между слоем и свободной поверхностью. Гибкость в размещении этих плоскостей позволяет использовать сигма-сетку (каждая плоскость на заданной пропорции расстояния между слоем и поверхностью) или ряд других стратегий для расположения промежуточной поверхности. Одним из полезных примеров является включение некоторых плоскостей, находящихся на фиксированном расстоянии ниже поверхности воды или над дном. При наличии приповерхностного термоклина или галоклина это выгодно, поскольку можно избежать смешивания воды между приповерхностными плоскостями, где расположены наибольшие градиенты плотности. При высыхании глубина воды падает точно до нуля, а плоскости сжимаются до нулевого расстояния между слоями.

ТУШЬ ДЛЯ ТУШИ ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

MASCARET включает в себя одномерные механизмы моделирования потока со свободной поверхностью. На основе уравнений Сен-Венана различные модули могут моделировать различные явления на больших площадях и для различной геометрии: сетчатая или разветвленная сеть, докритические или сверхкритические потоки, установившиеся или нестационарные потоки. МАСКАРЕТ может символизировать:

Распространение паводков и моделирование пойм
Волна погружения в результате прорыва плотины
Регулирование управляемых рек
Течь потоками,
Смачивание каналов
Транспортировка осадков
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. В ходе вычислений извлекаются основные характеристики волн в расчетной области: значительная высота волны, падение волн, орбитальные скорости, скорость разрушения и т. д.

ARTEMIS решает уравнение Беркгофа или уравнение мягкого наклона посредством формулировки методом конечных элементов. Уравнение мягкого наклона было расширено для включения процессов диссипации. Благодаря последовательному набору граничных условий ARTEMIS может моделировать следующие процессы:

Нижняя рефракция
Дифракция на препятствиях
Обрушение волны, вызванное глубиной
Нижнее трение
Полное или частичное отражение от стен, волнорезов, дамб и т. д.
Условия радиации или свободного оттока

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

проектирование конструкции,
прибрежное управление ,
волновые условия для волновых токов и связанных с ними
транспортировка песка, ...
скорость разрушения в окрестностях гавани для двух разных направлений волн...
легко реализовать с помощью адаптированных пре- и постпроцессоров для построения сетки и визуализации результатов.

ТОМАВАК

TOMAWAC используется для моделирования распространения волн в прибрежных районах. С помощью метода конечных элементов решается упрощенное уравнение спектроугловой плотности волнового воздействия. Это делается для установившихся 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, создаваемые ветром
Рефракция внизу
Преломление токами
Диссипация за счет батиметрического разрушения волн
Диссипация 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 стрессы

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

Как и все другие модули открытой системы TELEMAC-MASCARET, TOMAWAC обладает преимуществами мощных функций построения сетки и отображения результатов. Также легко связать TOMAWAC с гидродинамическими или твердыми 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 в отделе исследований и исследований компании Electricité de France. Программное обеспечение поставляется с полным набором документов: теоретическое описание, руководство пользователя и первые шаги, файл валидации и т. д.

СИЗИФ

SISYPHE — это современный модуль транспорта отложений и эволюции пласта системы моделирования TELEMAC-MASCARET. SISYPHE можно использовать для моделирования сложных морфодинамических процессов в различных средах, таких как прибрежные зоны, реки, озера и устья, для различных скоростей потока, классов размера отложений и способов их переноса.

В SISYPHE процессы переноса наносов сгруппированы как наносные, взвешенные или полные нагрузки, с обширной библиотекой взаимосвязей переноса наносных наносов. SISYPHE применим к несвязным отложениям, которые могут быть однородными (одноразмерными) или неоднородными (разноразмерными), связными отложениями (модели многослойной консолидации), а также песчано-иловыми смесями. В SISYPHE включен ряд физически обоснованных процессов, таких как влияние вторичных течений для точного захвата сложного поля потока, вызванного кривизной канала, эффект наклона дна, связанный с влиянием силы тяжести, предсказатели шероховатости дна и области неразрушимая кровать, среди прочего.

Только для течений SISYPHE может быть тесно связан с модулем TELEMAC-2D для мелководья, усредненным по глубине, или с трехмерным модулем Навье-Стокса, усредненным по Рейнольдсу, TELEMAC-3D. Для учета воздействия волн или комбинированных волн и течений 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 Фортрана. Чтобы помочь сообществу пользователей и разработчиков, SISYPHE включает большое количество примеров, проверочных и проверочных тестов для ряда приложений.

Общие методы

Общие для всех его модулей численные методы в стиле конечного объема используются для обеспечения хорошей сохранности как воды, так и индикатора в условиях высыхания и последующего увлажнения.

Внешние ссылки

Ссылки

^ Галланд, Дж. К.; Гуталь, Н.; Эрвуэ, Ж. М. (1991), «TELEMAC: новая численная модель для решения уравнений мелкой воды», «Достижения в области водных ресурсов » , 14 (3): 138–148, Bibcode : 1991AdWR...14..138G , doi : 10.1016/ 0309-1708(91)90006-А
^ «Решатель конечного объема для одномерных уравнений мелкой воды, примененных к реальной реке», Н. Гуталь и Ф. Морель, Int. Дж. Нумер. Мет. Жидкости 2002; 38:1-19
^ «MASCARET: одномерное программное обеспечение с открытым исходным кодом для гидродинамики потока и качества воды в сетях открытых каналов», Н. Гуталь, Ж.-М. Лакомб, Ф. Зауи и К. Эль-Кади-Абдерреззак, River Flow 2012 – Мурильо (ред.), стр. 1169–1174.

[1] Галланд, Дж. К.; Гуталь, Н.; Эрвуэ, Ж. М. (1991), «TELEMAC: новая численная модель для решения уравнений мелкой воды», «Достижения в области водных ресурсов » , 14 (3): 138–148, Bibcode : 1991AdWR...14..138G , doi : 10.1016/ 0309-1708(91)90006-А

[2] «Решатель конечного объема для одномерных уравнений мелкой воды, примененных к реальной реке», Н. Гуталь и Ф. Морель, Int. Дж. Нумер. Мет. Жидкости 2002; 38:1-19

[3] «MASCARET: одномерное программное обеспечение с открытым исходным кодом для гидродинамики потока и качества воды в сетях открытых каналов», Н. Гуталь, Ж.-М. Лакомб, Ф. Зауи и К. Эль-Кади-Абдерреззак, River Flow 2012 – Мурильо (ред.), стр. 1169–1174.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

Доступные модули [ 1 ]