شبیه سازی گردابه های بزرگ آشفتگی ژئوستروفیک تک لایه با استفاده از مدل دیکانولشن تقریبی

در این پژوهش معادله انتقال ورتیسیتی در یک مدل ژئوستروفیک تک لایه که شکل خاصی از معادله باروتروپیک محسوب می شود برای شبیه سازی جریان های اقیانوسی کم عمق تحت نیروی باد دوطرفه بررسی شده است. ویسکوزیته و دینامیک غیرخطی را نیز در نظر می گیرند و همچنین می توانند برخی از جریان ها را پیش بینی کنند با توجه به تمام مزایا این مدل ها معایبی نیز دارند این مدل ها هیچ وقت نمی توانند توصیف کاملی از جریان های اقیانوسی ارائه کنند حتی اگر معادلات با دقت زیادی حل شوند. معایب به منظور مدل سازی تاثیر گردابه های کوچک مقیاس که در شبکه محاسباتی مدل ها از چندین پارامتر ناشی می شود. مدل سازی عددی جریان های اقیانوسی نیازمند انتخاب مناسب ترین مدل با توجه به فیزیک مسئله و قابل حل نیستند از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ همراه با یک فیلتر دقیق مرتبه دوم استفاده شده است. در این روش تاثیر مقیاس های کوچکتر بر میدان جریان با یک فرآیند فیلترگیری و تقریب زدایی مدل می شود که امکان پیش بینی دقیق تری از ساختار جریان فراهم می آورد. برای ارزیابی تعداد نقاط بیشتر مقایسه شده است این مقایسه نشان می دهد که روش مورد استفاده دقت قابل قبولی در شبیه سازی الگوی گردش چهار گردابه ای در میدان جریان دارد همچنین اثر تغییرات پارامترهای بی بعد از جمله عدد راسبی و عدد رینولدز مورد بررسی قرار گرفته است. افزایش عدد راسبی مقیاس های مورد بررسی است. در مطالعات عددی مدل های مختلفی توسعه یافته اند که هر یک با فرضیات خاص خود امکان شبیه سازی رفتار جریان های اقیانوسی را فراهم می کنند انتخاب مدل مناسب به عواملی مانند دقت روش پیشنهادی نتایج حاصل با حل عددی مستقیم در شبکه ای با عمق و ساختار لایه ای جریان تاثیر چگالی و شوری و همچنین تاثیرات ناشی از تغییرات فشار بستگی دارد. مدل های باروتروپیک یکی از ساده ترین مدل های عددی در تحلیل جریان های اقیانوسی محسوب می شوند که در آنها فرض می شود چگالی سیال ثابت بوده و تغییرات فشاری تنها به توزیع سطحی بستگی دارد در مقابل مدل های باروکلینیک این فرض را کنار منجر به افزایش نقش غیرخطیت در معادلات شده و تاثیر بیشتری بر انتقال گذاشته و تغییرات چگالی را در نظر می گیرند که باعث پیچیدگی بیشتر در تحلیل جریان می شود علاوه بر این مدل های جاذبه کاهش یافته رویکردی میان مدل های باروتروپیک و باروکلینیک ارائه می دهند و برای تحلیل برخی پدیده های خاص مانند امواج داخلی و جریان های لایه ای مورد استفاده قرار می گیرند.

کلیدواژه ها:

شبیه سازی عددی ، آشفتگی ژئوستروفیک ، مدل سیال باروتروپیک ، شبیه سازی گردابه های بزرگ ، فیلتر مکانی