|
1-2(81) 2014 МАТЕМАТИКА И МЕХАНИКА
В.А. Гоман, А.А. Папин, К.А. Шишмарев
Численное решение двумерной задачи движения воды и воздуха в тающем снеге
Показано численное решение двумерной задачи движения воды и воздуха в тающем снеге. В качестве математической модели используются уравнения сохранения массы для каждой фазы, уравнения двухфазной фильтрации Маскета-Леверетта для воды и воздуха, уравнение сохранения энергии для тающего снега и уравнение движения льда. На поверхности снежного покрова задаются насыщенность воды, температура воздуха (выше температуры плавления льда), атмосферное давление воздуха, скорость воды и воздуха, на границе контакта с промерзшим грунтом вода отсутствует, заданы температура воздуха (ниже температуры плавления льда) и давление. Приведен обзор моделей снежного покрова разного уровня детализации физических процессов. Рассмотрены балансовые модели, обсуждаются проблемы получения натурных данных. Описан алгоритм численного решения двумерной задачи движения воды и воздуха в тающем снеге. Задача сводится к системе из трех уравнений относительно температуры, "приведенного" давления и насыщенности водной фазы. Для полученной системы уравнений рассмотрена начально-краевая задача и построена конечно-разностная схема на основе метода переменных направлений. Проведены расчеты тестовой задачи, определены насыщенность и температура при заданных начальных приближениях и проведен графический анализ результатов. Для насыщенности воды установлено свойство конечной скорости распространения возмущений.
DOI 10.14258/izvasu(2014)1.2-01
Ключевые слова: тающий снег, пористая трех-фазная среда, фазовые переходы, численный расчет, метод переменных направлений
Полный текст в формате PDF, 656Kb. Язык: Русский. ГОМАН Владислав Алексеевич
аспирант кафедры дифференциальных уравнений Алтайского государственного университета (Барнаул, Россия) E-mail: vladgoman@mail.ru
ПАПИН Александр Алексеевич
доктор физико-математических наук, профессор кафедры дифференциальных уравнений Алтайского государственного университета (Барнаул, Россия)
E-mail: papin@math.asu.ru
ШИШМАРЕВ Константин Александрович
|