Сравнительный анализ сеточных областей Онежского озера для термогидродинамических расчетов.

Баклагин В. Н.

Институт водных проблем Севера КарНЦ РАН

Размеры крупной сетки Онежского озера для гидродинамики (размеры ячеек в горизонтальной проекции озера 2600 Х 2600 м) имеют следующие значения: Длина – 89 ячеек, ширина – 41 ячейка, глубина – 27 ячеек. В проекции XOY сетка является равномерной. В проекциях XOZ, YOZ сетка неравномерна: чем глубже ячейка, тем больше ее размер, что обусловлено снижением активности гидродинамических процессов ближе к дну котловины озера.

Общее количество узлов прямоугольной сетки:

.

Количество счетных узлов (узлов, входящих в область озерной котловины) составляет 24414 узлов.

Общее количество узлов прямоугольной сетки на поверхности озера:

.

Количество счетных узлов на поверхности озера составляет 1595 узлов.

Количество точек поворота границы области модели Онежского озера, что характеризует детальность описания озерной котловины в горизонтальной плоскости XOY, составляет 171 точка (рис 1.).

Количество параметров для биологии составляет 79 параметров.

Информация о точечных источниках биогенов содержит количество источников фосфора (равное 3), детрита фосфора (равное 3).

Рисунок 1 – Граница поверхности сеточной области Онежского озера в горизонтальной плоскости по крупной сетки (2600 Х 2600 м).

Размеры мелкой сетки Онежского озера для гидродинамики (размеры ячеек в горизонтальной проекции озера 1000 Х 1000 м) имеют следующие значения: Длина – 228 ячеек, ширина – 104 ячейка, глубина – 27 ячеек. В проекции XOY сетка является равномерной. В проекциях XOZ, YOZ сетка также неравномерна.

Общее количество узлов прямоугольной сетки:

.

Количество счетных узлов (узлов, входящих в область озерной котловины) составляет 152934 узлов.

Общее количество узлов прямоугольной сетки на поверхности озера:

.

Количество счетных узлов на поверхности озера составляет 9344 узлов.

Количество точек поворота границы области модели Онежского озера составляет 593 точки.

Граница поверхности сеточной области изображена на рисунке 2.

Количество параметров для биологии составляет 163 параметров.

Информация о точечных источниках биогенов содержит количество источников фосфора (равное 3), детрита фосфора (равное 3), азота (равное 2), детрита азота (равное 2).

Рисунок 2 – Граница поверхности сеточной области Онежского озера в горизонтальной плоскости по крупной сетки (1000 Х 1000 м).

Сравнительная характеристика сеточных областей котловины Онежского озера по сеткам с размерами ячеек 2600 м на 2600 м и 1000 м на 1000 м представлена в таблице 1.

Таким образом, необходимость проведения моделирования на мелкой сетке подтверждается двумя предпосылками. Во-первых, моделирование на сетке с ячейками 1000 м на 1000 м в горизонтальной плоскости позволит получить более достоверные результаты, поскольку содержит большее количество счетных точек. Во-вторых, появляется возможность осуществления моделирования небольших заливов Онежского озера, которые на более крупной сетке не выделены. Это возможно благодаря более детальной прорисовке береговой линии.

Таблица 1

Сравнительная характеристика сеточных областей котловины Онежского озера

Сравниваемый параметр	Сетка с размерами ячеек 2600 м на 2600 м	Сетка с размерами ячеек 1000 м на 1000 м
1. Общее количество счетных узлов	24414 узлов	152934 узлов
2. Адекватность получаемых результатов по расчетам термогидродинамических полей	Достоверность результатов по расчетам гидродинамических показателей озер имеет сильную корреляционную связь с дроблением сеточной области, поэтому сетка с размерами ячеек 1000 м на 1000 м позволит получить более точные и достоверные данные по гидродинамике.
3. Детальность прорисовки береговой линии Онежского озера	На сетке можно выделить следующие заливы: Повенецкий залив, Заонежский залив, залив малое Онего. Не очень детально прорисовываются Кондопожская губа и залив Большое Онего, а также Петрозаводская губа.	На сетке четко выделены как крупные заливы, так и небольшие заливы, что характеризует подробность и детальность береговой линии. Детально изображены: Кондопожская губа, Петрозаводская губа, а также залив Большое Онего. Помимо этого в очертаниях береговой линии можно выделить: Уницкую губу, губу Большая Лижемская, губу Великая, Большую губу.
4. Время расчета одного временного шага моделирования	2-4 минуты	50-70 минут Однако решения по оптимизации алгоритма (внедрение распараллеливающих структур) позволяют сократить это время в 2-8 раз в зависимости от количества ядер процессора