TELEMAC - TELEMAC

v výpočetní dynamika tekutin, TELEMAC je zkratka pro otevřený systém TELEMAC-MASCARET nebo pro sadu konečný element počítačový program vlastněná Laboratoire National d'Hydraulique et Environnement (LNHE), která je součástí skupiny pro výzkum a vývoj Électricité de France. Po mnoha letech komerční distribuce bylo v lednu 2010 oficiálně vytvořeno konsorcium (konsorcium TELEMAC-MASCARET), které má organizovat distribuci open source otevřeného systému TELEMAC-MASCARET, který je nyní k dispozici pod GPLv3.

Dostupné moduly[1]

TELEMAC-2D

Modul 2D hydrodynamiky, TELEMAC-2D, řeší tzv rovnice mělké vody, známé také jako rovnice Saint Venant. TELEMAC-2D řeší rovnice Saint-Venant pomocí konečný element nebo konečný objem metoda a výpočetní síť trojúhelníkových prvků. Může provádět simulace v systému Windows přechodný a trvalé podmínky. TELEMAC-2D dokáže zohlednit následující jevy:

  • Šíření dlouhých vln s přihlédnutím k nelineárním účinkům
  • Tření postele
  • Vliv Coriolisovy síly
  • Vliv meteorologických faktorů: atmosférický tlak a vítr
  • Turbulence
  • Toky a říční toky
  • Vliv horizontálních gradientů teploty nebo slanosti na hustotu
  • Kartézské nebo sférické souřadnice pro velké domény
  • Suché oblasti ve výpočetní doméně: přílivové byty a nivy
  • Aktuální strhávání a šíření sledovacího prvku se zdrojovými a klesajícími pojmy
  • Monitorování plováků a Lagrangeových driftů
  • Léčba singulárních bodů: parapety, hráze, potrubí.

TELEMAC-2D se používá v mnoha oblastech použití. V námořní oblasti lze zmínit zejména konstrukci přístavních konstrukcí, studie vlivu budování ponorných vlnolamů nebo bagrovacích prací, dopad vypouštění z mořského odtoku, studium tepelných oblaků; a pokud jde o řeky, dopad různých typů staveb (mosty, parapety, vlnolamy), přetržení přehrad, studie povodní, přeprava disipujících nebo nerozptylujících se stopovacích látek. TELEMAC-2D lze také použít pro řadu speciálních aplikací, jako jsou poruchy průmyslových nádrží, laviny padající do nádrží atd.

TELEMAC-3D

Modul 3D hydrodynamiky, TELEMAC-3D, používá to samé vodorovně nestrukturovaná síť jako TELEMAC-2D, ale řeší Navier-Stokesovy rovnice, ať už v hydrostatický nebo nehydrostatický režim umožňující kratší vlny než vlny v mělké vodě (kde je požadováno, aby vlnové délky byly alespoň dvacetinásobek hloubky vody). Pro účinnost se používá formulace vln pro aktualizaci volné plochy. 3D síť je vyvinuta jako řada síťovaných povrchů mezi ložem a volným povrchem. Flexibilita v umístění těchto rovin umožňuje použití mřížky sigma (každá rovina v daném poměru mezi roztečí mezi ložem a povrchem) nebo řadu dalších strategií pro mezilehlé umístění povrchu. Jedním z užitečných příkladů je zahrnutí některých letadel, která jsou v pevné vzdálenosti pod vodní hladinou nebo nad postelí. V přítomnosti blízkého povrchu termoklin nebo halocline to je výhodné, pokud je možné se vyhnout směšování vody mezi rovinami blízkého povrchu, kde jsou umístěny největší gradienty hustoty. Když dojde k vysušení, hloubka vody přesně klesne na nulu a roviny se zhroutí na nulovou mezivrstvovou vzdálenost.

MASCARET[2][3]

MASCARET obsahuje 1-dimenzionální motory pro modelování volného povrchového toku. Na základě Saint-Venantových rovnic mohou různé moduly modelovat různé jevy na velkých plochách a pro různé geometrie: síťovaná nebo rozvětvená síť, podkritické nebo superkritické toky, ustálené nebo nestálé toky. MASCARET může představovat:

  • Šíření povodní a modelování niv
  • Ponorná vlna vyplývající z přetržení hráze
  • Regulace říčních řek
  • Tok v torrentech,
  • Zvlhčování kanálů
  • Transport sedimentů
  • Kvalita vody (teplota, pasivní indikátory ...)

ARTEMIS

ARTEMIS je vědecký software zaměřený na simulaci šíření vln směrem k pobřeží nebo do přístavů, přes geografickou oblast asi několika km2. Doména může být větší pro simulaci dlouhých vln nebo rezonance. ARTEMIS bere v úvahu frekvenční závislost a směrové šíření vlnové energie. Výpočet načítá hlavní charakteristiky vln přes výpočetní doménu: významná výška vlny, výskyt vln, orbitální rychlosti, rychlost přerušení, ...

ARTEMIS řeší Berkhoffovu rovnici nebo Mírnou svahovou rovnici prostřednictvím formulace konečných prvků. Mírná svahová rovnice byla rozšířena o integraci procesů rozptylu. Díky konzistentní sadě okrajových podmínek může ARTEMIS modelovat následující procesy:

  • Lom lomu
  • Difrakce překážkami
  • Lámání vln vyvolané hloubkou
  • Spodní tření
  • Úplné nebo částečné odrazy od zdí, vlnolamů, hrází, ...
  • Podmínky záření nebo volného odtoku

ARTEMIS byl ověřen na souboru referenčních testů a byl úspěšně používán pro řadu studií. Tento software prokázal svou schopnost poskytovat spolehlivé výsledky míchání vln v pobřežních oblastech, v blízkosti námořních děl a staveb nebo v zóně surfování. ARTEMIS je operační nástroj ke stanovení podmínek projektu:

  • návrh konstrukce,
  • správa pobřeží,
  • vlnové podmínky pro vlnové řízené proudy a související
  • přeprava písku, ...
  • rychlost lámání v okolí přístavu pro dva různé směry vln ...
  • snadno se projeví pomocí přizpůsobených před a postprocesorů pro generování sítí a vizualizaci výsledků.

TOMAWAC

TOMAWAC se používá k modelování šíření vln v pobřežních oblastech. Pomocí metody typu konečných prvků řeší zjednodušenou rovnici pro spektro-úhlovou hustotu působení vln. To se provádí za podmínek ustáleného stavu (tj. S pevnou hloubkou vody během celé simulace).

Obzvláště jednoduché je použití TOMAWAC. Může brát v úvahu kterýkoli z následujících fyzikálních jevů:

  • Vlny generované větrem
  • Lom na dně
  • Lom světla proudy
  • Ztráta rozbitím batymetrických vln
  • Ztráta lámáním protiproudých vln

V každém bodě výpočetní sítě vypočítá TOMAWAC následující informace:

  • Významná výška vlny
  • Střední frekvence vln
  • Střední směr vln
  • Frekvence špičkových vln
  • Vlny indukované proudy
  • Radiační napětí

Validováno řadou testovacích případů a již použito v mnoha studiích, TOMAWAC je ideální pro inženýrské projekty: návrh námořních konstrukcí, transport sedimentů vlnami, aktuální studie atd.

Stejně jako všechny ostatní moduly otevřeného systému TELEMAC-MASCARET má i TOMAWAC výhodu výkonného generování sítě a funkcí zobrazení výsledků. Je také snadné propojit TOMAWAC a hydrodynamické nebo pevné transportní moduly a použít stejnou výpočetní mřížku pro různé moduly (TELEMAC-2D, SISYPHE, TELEMAC-3D atd.).

Stejně jako všechny moduly otevřeného systému TELEMAC-MASCARET byl i TOMAWAC vyvinut v souladu s postupy zajišťování kvality, které dodržuje divize studií a výzkumu Electricité de France. Software je dodáván s kompletní sadou dokumentů: teoretický popis, uživatelská příručka a první kroky, ověřovací soubor atd.

SISYPHE

SISYPHE je nejmodernější modul pro transport sedimentů a evoluci lože modelového systému TELEMAC-MASCARET. SISYPHE lze použít k modelování složitých morfodynamických procesů v různých prostředích, jako jsou pobřežní oblasti, řeky, jezera a ústí řek, pro různé průtoky, třídy velikosti sedimentů a způsoby dopravy sedimentů.

V systému SISYPHE jsou procesy transportu sedimentů seskupeny jako přeprava zátěží, přeprava zátěží nebo celková zátěž s rozsáhlou knihovnou vztahů přepravy zátěží. SISYPHE je použitelný na nesoudržné sedimenty, které mohou být jednotné (jednotné) nebo nejednotné (vícečetné), soudržné sedimenty (vícevrstvé konsolidační modely), stejně jako směsi písku a bahna. Do SISYPHE je začleněna řada fyzikálně založených procesů, například vliv sekundárních proudů na přesné zachycení komplexního pole toku indukovaného zakřivením kanálu, účinek sklonu lože spojený s vlivem gravitace, prediktory drsnosti lože a oblasti mimo jiné neopravitelná postel.

Pouze pro proudy lze SISYPHE pevně spojit s modulem mělké vody TELEMAC-2D s průměrnou hloubkou nebo s trojrozměrným modulem Navier-Stokes TELEMAC-3D s průměrem Reynolds. Aby se zohlednil účinek vln nebo kombinovaných vln a proudů, lze SISYPHE interně spojit s modulem vln TOMAWAC.

SISYPHE lze snadno rozšířit a přizpůsobit konkrétním požadavkům úpravou přátelských a snadno čitelných souborů Fortran. Abychom pomohli komunitě uživatelů a vývojářů, obsahuje SISYPHE velké množství příkladů, ověřovacích a ověřovacích testů pro celou řadu aplikací.

Běžné techniky

Společný pro všechny jeho moduly, konečný objem používají se numerické techniky stylu, které zajišťují, že voda i stopovací látka mohou být dobře konzervovány za přítomnosti sušení a následného smáčení.

externí odkazy

Reference

  1. ^ Galland, J.C .; Goutal, N .; Hervouet, J.M. (1991), „TELEMAC: Nový numerický model pro řešení rovnic s mělkou vodou“, Pokroky ve vodních zdrojích AWREDI, 14 (3): 138–148, Bibcode:1991AdWR ... 14..138G, doi:10.1016 / 0309-1708 (91) 90006-A
  2. ^ „Řešení konečného objemu pro 1D rovnice mělké vody aplikované na skutečnou řeku“, N. Goutal a F. Maurel, Int. J. Numer. Pervitin. Fluids 2002; 38: 1-19
  3. ^ „MASCARET: 1-D open-source software pro průtokovou hydrodynamiku a kvalitu vody v sítích s otevřeným kanálem“, N. Goutal, J.-M. Lacombe, F. Zaoui a K.El-Kadi-Abderrezzak, River Flow 2012 - Murillo (vyd.), S. 1169-1174