Роль гидростатического приближения при моделировании субмаринной разгрузки пресных вод в карстовой полости

Э.Н. Михайлова✉, Н.Б. Шапиро

Морской гидрофизический институт НАН Украины, Украина

✉ e-mail: men_sh@mail.ru

Аннотация

Обсуждаются результаты численных экспериментов, посвященных воспроизведению трехмерной структуры гидрологических полей в карстовой полости. Для этого используются трехмерная гидростатическая и двумерные гидростатическая и негидростатическая численные модели (в приближении «твердой крышки»).

В трехмерной модели роль приближения гидростатики оценивается апостериори на основе баланса членов в вихре скорости ω = wy − vz. Показано, что в трехмерной и двумерной гидростатических моделях влияние слагаемого wy, связанного с вертикальными движениями, оказывается существенным только вблизи источника пресной воды. В рамках двумерной негидростатической модели отказ от приближения гидростатики приводит к большему распреснению поверхностных вод в полости, что лучше согласуется с данными наблюдений.

Установлено, что главным фактором, влияющим на формирование реальной структуры гидрологических полей в карстовой полости, является образование вертикальной ячейки циркуляции из-за завихренности поля скорости, роль конвективного перемешивания при этом является вторичной.

Ключевые слова

субмаринная разгрузка, карстовая полость, негидростатическая модель, численный эксперимент

Для цитирования

Михайлова Э.Н., Шапиро Н.Б. Роль гидростатического приближения при моделировании субмаринной разгрузки пресных вод в карстовой полости // Морской гидрофизический журнал. 2012. № 3. С. 44-60. EDN TMJXEH.

Mikhailova, E.N. and Shapiro, N.B., 2012. Role of hydrostatic approximation in modeling of fresh water submarine discharge in a karst cavity. Morskoy Gidrofizicheskiy Zhurnal, (3), pp. 44-60 (in Russian).

Список литературы

  1. Шапиро Н.Б. Моделирование трехмерной структуры гидрологических полей в карстовой полости под действием субмаринной разгрузки подземных вод // Морской гидрофизический журнал. – 2010. – № 1. – С. 46 – 62.
  2. Шапиро Н.Б. Численная модель субмаринной разгрузки пресных вод в карстовой полости // Там же. – 2011. – № 5. – С. 66 – 84.
  3. Канарская Ю.В., Мадерич В.С. Численная негидростатическая модель течений со свободной поверхностью // Прикладная гидромеханика. – 2002. – 4, № 3. – С. 12 – 21.
  4. Кочин Н.Е., Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика. Т. 1. – М.: ГИТТЛ, 1955. – 560 с.

Скачать статью в PDF-формате