Hidrológiai Közlöny, 2018 (98. évfolyam)
2018 / 3. szám - SZAKCIKKEK - Tóth Balázs: Sekélyvizű tavak szélkeltette áramlásának modellezése hálómentes módszerrel
68 adódó természetes megközelítése, a számítások hatékony párhuzamosíthatósága, valamint a gyakran nehézkes és időigényes numerikus hálógenerálás szükségtelensége. A cikkben az SPH módszer rövid ismertetése mellett bemutatjuk annak alkalmazhatóságát sekélyvízi teszteseteken keresztül. A Nauticle, a szerző által fejlesztett részecskealapú numerikus megoldó Riemann-problémán keresztül történő validációját követően, egyszerűsített me- dergeometriájú, négyzet és ellipszis alapterületű tavakon végzett számítások eredményei megmutatják, hogy a lagrange-i SPH módszer alkalmas a sekélyvízű tavak szélkeltette áramlásának kvalitatív modellezésére. A jelen munkában alkalmazott modell egyik legnagyobb hátránya, hogy az időben változatlan térfogatú folyadékoszlopok sugara fordítottan arányos a mélységgel, aminek káros hatása, hogy az elvárásokkal ellentétben a partközeli tartományok térbeli felbontása durvább, a tavak belső, mélyebb területein pedig finomabb. A probléma a részecskék felosztásával és egyesítésével orvosolható (Vacondio és társai 2012), ám ennek alkalmazásával a módszer robusztussága sérülhet. A széles körben alkalmazható, a fenti problémáktól mentes robusztus részecskealapú numerikus sekélyvízi SPH modell fejlődése jelenleg is folyamatban van. IRODALOM Crespo A. J. C., Dominguez J. M., Rogers B. D., Gómez-Gesteira M., Longshaw S., Canelas R., Vacondio R., Barreiro A., García-Feal O. (2015). DualSPHysics: Open-source parallel CFD solver based on Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). Computer Physics Communications, 187, 204-216. Curto G., Józsa J., NapoliE., Lipari G., Kramer T. (2006). Large scale circulations in shallow lakes. Vorticity and Turbulence Effects in Fluid Structure Interactions, 25,83-104. Dean R. G., Dalrymple R. A. (1991). Water Wave Mechanics for Engineers and Scientists 2. Gingold R. A., Monaghan J. J. (1977). Smoothed particle hydrodynamics - theory and application to non- spherical stars. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 181, 375-389. Hérault A., Bilotta G„ Dahymple R. A. (2010). SPH on GPU with CUDA. Journal of Hydraulic Research, 48, 74—79. Józsa J. (2014). On the internal boundary layer related wind stress curl and its role in generating shallow lake A SZERZŐ circulations. Journal of Hydrology and Hydromechanics, 62(1), 16-23. Józsa J., Sarkkula J., Tamsalu R. (1990). Calibration of modelled shallow lake flow using wind field modification. Proc. VIII. International Conference on Computational Methods in Water Resources, Venice, Italy, CMP/Springer, 165—170. Józsa J., Sarkkula J., Krämer T. (1999). Wind induced flow in the pelagic zones of Lake Neusiedl. Proceedings of XXVIII. IAHR Congress, Graz. Kramer T. (2006). Solution-adaptive 2D modelling of wind-induced lake circulation. PhD thesis. Lucy L. B. (1977). A numerical approach to the testing of the fission hypothesis. The Astronomical Journal, 82, 1013. Monaghan J. J. (1994). Simulating free surface flows with SPH. Journal of Computational Physics, 110(2), 399-406. Monaghan J. J. (1997). SPH and Riemann Solvers. Journal of Computational Physics, 136, 298-307. Monaghan J. J. (2005). Smoothed particle hydrodynamics. Reports on Progress in Physics, 68, 1-34. Sarkkula J. (1991). Measuring and modelling wind induced flow in shallow lakes. Hydrology of Natural and Manmade Lakes, 206, 219-226. Simons T. (1980). Circulation Models of Lakes and Inland Seas. Canadian Bulletin of Fisheries & Aquatic Sciences, 203, 146. Tóth B. (2017). Nauticle: a general-purpose particle- based simulation tool. Preprint, arXiv: 1710.08259 Vacondio R., Rogers B. D., Stansby P. K. (2012). Accurate particle splitting for smoothed particle hydrodynamics in shallow water with shock capturing. International Journal for Numerical Methods in Fluids, 69, 1377-1410. van Leer B. (1979). Towards the ultimate conservative difference scheme. V. A second-order sequel to Godunov’s method. Journal of Computational Physics, 32(1) 101-136. Violeau D. (2012). Fluid Mechanics and the SPH Method. Oxford University Press. Xia X., Liang Q., Pastor M, Zou W, Zhuang Y. F. (2013). Balancing the source terms in a SPH model for solving the shallow water equations. Advances in Water Resources, 59, 25-38. Hidrológiai Közlöny 2018. 98. évf. 3. sz. TÓTH BALÁZS Numerikus áramlástani modellezési területre szakosodott okleveles gépészeti modellező mérnök. Jelenleg tudományos segédmunkatársként dolgozik a BME Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszékén. E-mail: toth.balazs@epito.bme.hu
