Согласованное лабораторное и математическое моделирование периодических компонентов течений – вихрей и волн – в стратифицированных средах

Совершенствование методов описания и прогноза эволюции природных систем, локализация областей активных изменений состояния среды – актуальная задача, которая решается наблюдениями в природных условиях, математическим (аналитическое и численное) и лабораторным моделированием. Для наблюдений природных процессов вводятся новые сенсоры, интегрированные в комплексы, разрабатываются алгоритмы обработки информации. Компьютерные технологии и символьные вычисления позволяют моделировать процессы на базе различных уравнений. Существующее многообразие моделей и незамкнутость многих из них затрудняют объединение данных в единую систему. Необходимость развития принципов сбора и обработки научных данных отмечается в Обращении Американского геофизического союза (http://news.agu.org/press-release/agu-coalition-receives-grant-to-advance-open-and-fair-data-standa rds/ ). Основа проекта – система общепризнанных фундаментальных уравнений, включающая уравнения состояния и переноса массы, составляющих веществ, импульса и энергии с физически обоснованными начальными и граничными условиями, которая адаптируется с учетом условия совместности для описания динамики и пространственной структуры ключевых процессов, включая волны различного типа и вихри. Универсальность подхода позволяет изучать течения в широком диапазоне пространственно-временных масштабов, совместно моделировать и волны (здесь гравитационные и акустические) и вихри в атмосфере и в гидросфере. Техника теоретического моделирования и лабораторных экспериментов, обеспечиваемая функциональными возможностями стендов, позволяет одновременно изучать и крупные, и тонкие компоненты течений, проводить прямое сравнение расчетных и экспериментальных данных. Работа ориентирована на совместное изучение структур поверхностных и внутренних волн и вихрей, образующихся при установлении и изменении режимов течений, а также генерации акустических волн в течениях и их распространения в структурированных средах. Тестирование расчетов по данным высокоразрешающего лабораторного эксперимента позволит оценить их погрешность, определить диапазон условий применимости, сформировать правила переноса модельных результатов на природные системы - океан и атмосферу.