Расчет течений непрерывно стратифицированной жидкости с использованием открытых вычислительных пакетов на базе технологической платформы UniHUB

В работе представлен авторский опыт использования технологической платформы UniHUB при численном моделировании и проведении расчетов течений непрерывно стратифицированной жидкости с применением свободных прикладных вычислительных пакетов OpenFOAM, Salome и ParaView. Внимание уделяется вопросам построения высокоразрешающих расчетных сеток, постановки сложных граничных с помощью встроенных и расширенных утилит пакета OpenFOAM, разработки собственных решателей, обработки и визуализации расчетных данных, а также проведения расчетов в параллельном режиме на вычислительном кластере МСЦ РАН. Демонстрируются некоторые результаты численных расчетов - картины стратифицированных течений около непроницаемых наклонной и горизонтальной пластин, симметричного клина, горизонтального диска и кругового цилиндра. Приводятся сравнения данных аналитического, численного и лабораторного моделирования стратифицированных течений около различных препятствий, оговариваются условия согласия и расхождения результатов, обсуждаются проблемы переноса данных моделирования на природные системы.

численное моделирование, открытые вычислительные пакеты, стратифицированные течения, тонкая структура, внутренние волны, теневая визуализация

1. Прандтль Л. Гидроаэромеханика. М.: ИЛ. 1949. 520 c.

2. Phillips O.M. On flows induced by diffusion in a stably stratified fluid // Deep-Sea Res. 1970. V. 17. P. 435–443.

3. Allshouse M.R., Barad M.F., Peacock T. Propulsion generated by diffusion-driven flow // Nature Physics. 2010. V.6. P. 516-519.

4. Загуменный Я.В., Чашечкин Ю.Д. Индуцированное диффузией течение на клине // Доклады НАН Украины. 2013. № 3. С. 31–39.

5. Чашечкин Ю.Д., Загуменный Я.В. Структура течения, индуцированного диффузией на наклонной пластине // Доклады РАН. 2012. Т. 444, № 2. С. 165–171.

6. Байдулов В.Г., Матюшин П.В., Чашечкин Ю.Д. Эволюция течения, индуцированного диффузией на сфере, погруженной в непрерывно стратифицированную жидкость // Механика жидкости и газа. 2007. №2. С. 130–143.

7. Chashechkin Yu.D., Mitkin V.V. A visual study on flow pattern around the strip moving uniformly in a continuously stratified fluid // J. Visualization. 2004. V.7, №2. P.127–134.

8. Чашечкин Ю.Д., Бардаков Р.Н., Загуменный Я.В. Расчет и визуализация тонкой структуры полей двумерных присоединенных внутренних волн // Морской гидрофизический журнал. 2010. № 6. С. 3–15.

9. Чашечкин Ю.Д. Иерархия моделей классической механики неоднородных жидкостей // Морской гидрофизический журнал. 2010. №5. С.3–10.

10. Загуменный Я.В. Использование технологической платформы UniHUB в расчетах тонкой структуры стратифицированных течений на базе открытых пакетов // III Международная конференция «Облачные вычисления: образование, исследования, разработки», 6–7 декабря 2012, Москва, http://www/unicluster.ru/events/139-conference-cloud-computing-2012.html.

11. Zagumennyi Ia.V., Bardakov R.N. Ground effect in hydrodynamics of a strip in a stratified fluid // IUTAM Symposium 12–3 = GA.10-08 “Waves in fluids: effects of non-linearity, rotation, stratification and dissipation”, June 18-22, 2012, Moscow, Russia, P. 172–175.

12. Chashechkin Yu.D. Schlieren Visualization of a Stratified Flow around a Cylinder // J. Visualization. 1999. V. 1, N 4. P. 345–354.