THESIS-2016
Хагшаасны динамикийн хоёр фазат загварчилал /Two-pHase modEling for Sediment dynamIcS/
 |
| Голын ёроолын манхан/атираажилтын хэлбэршилт, тооцонгийн үр дүн. эх сурвалж: Яасугийн сайт |
THESIS - ийн зорилго:
- Геофизикийн урсгал дахь хагшаасны хөдөлгөөн, түүний динамикийг судлах, түүнийг хоёр фазат байдлаар загварчилах судалгааг дэлгэрүүлэх, боловсронгуй болгох
- Судлаачдын санал бодол, үр дүнгээ хуваалцах боломжийг бүрдүүлэх, судалгааны эрчмийг түргэсгэх г.мэт юм.
Хоёр фазат гэдгийн учир нь уламжлалт тооцон бодох аргачлалд Эйлэрийн хандлага давамгайлсан, Эйлэрийн координатад тасралтгүйн орчиноор судлагдахууныг төлөөлүүлдэг байсан нь зарим тохиолдолд үнэнд нийцэхгүй, хийсвэрлэлтэй байдаг юм. Тухайлбал хагшаасыг эзлэхүүнээр нормалчилж концентраци байдлаар авч үзэн түүний динамикийг конвекци-тархалтын тэгшитгэлээр тооцоолох нь Эйлэрийн аргачлал юм. Конвекци-тархалтын тэгшитгэлийг бодох хэлхээст аргын (төгсгөлөг ялгавар, төгсгөлөг элемент, төгсгөлөг эзлэхүүн г.м) нарийвчлалаас хамаарч ялгаатай үр дүнг үзүүлэх боловч хагшаас гэдэг нь өөрөө хатуу эгэл хэсгүүдээс тогтох учир тасралтгүй орчин мэтээр авч үзэх нь өрөөсгөл юм. Иймд Лагранжийн аргачлалыг Эйлэрийн аргачлалтай хослуулах эсвэл дан Лагранжийн аргачлалаар хагшаасны динамикийг судлах нь хагшаасны физик шинж чанарт дөхөх маягтай юм. Хоёр фазанд ус ба хагшаас нь шингэн ба хатуу гэсэн фазаар тооцогдох ёстой болж байна.
Орчин үеийн комьпютерийн чадал, техникийн дэвшилтэй зэрэгцэн тооцон бодох аргачилал хэлхээст (торлож бодох) болон чөлөөт (эгэл хэсэг ашиглах) байдлаар өргөжин дэлгэрч байна. Энэ нь THESIS -ийг зохион байгуулах үндсэн нөхцөл нь болж байгаа юм. Энэ удаагийн хурал нь Японы Чой их сургууль дээр THESIS-2016 нэртэйгээр зохион байгуулагдах юм.
THESIS-ийн ерөнхий хамрах сэдвийн хүрээ (Хоёр фазат шинж агуулагдсан байх ёстой):
- Суурь ухагдахуун: Хагшаас болон шингэний урсгалын физик фроцесс, математик томъёолол, параметрийн судалгаа болон аналитик шийдлүүд
- Загварчлал: Тоон загварчлал, алгоритм, тооцооны шийдлүүд, турбулент загварчилал
- Хэмжилт, туршилт, судалгаа: Хээрийн судалгаа, мэдээллийн дүн шинжилгээ, лабораторийн туршилт, хэмжилт, үр дүнгийн баталгаажуулалт
- Бодит байгаль буюу хүрээлэн буй орчин дахь хэрэглээ: Хавтгай урсгал (sheet flow), өндөр консентацитай урсгал, хагшаасаар зөөгдөх бодис болон эрдэс тэжээл, дотоод урсгал (шүүрэлт, выпор, суффози), газар доорхи усны урсгал (сүвэрхэг орчны урсгал), урсгамалжсан голдиролын урсгал, голын эргийн морфологи урсгалын хамаарал, хөрсний гулсалт болон хатуу урсгал, далангийн нуралт, угаагдлын процесс, цунами ба хагшаас гэх мэт юм.
Дээрхээс харвал хагшаасны чиглэлд өнөөгийн дэлхийн судалгааны сэдвийн хүрээг барагцаалж болохоор байна. THESIS-2016 нь 2016 оны 9 сард зохион байгуулагдах ба энэ үйл ажиллагааны хүрээнд 2015 онд сургалт, хэлэлцүүлэг гэх мэт олон ажлуудыг хийж байна. Түүний нэг болох Хагшаасны тээвэрлэлт зөөгдөлтийн загварчлал хэмээх хэлэлцүүлэг сургалтанд очиж хамрагдахдаа буулгасан зураг, бичлэгийг ойлгож авсан зүйлүүдийн хамт хүргэж байна. Хэлэлцүүлэг нь Япон хэл дээр байсан учир ойлгоход үнэхээр хэцүү байсан. Слайд харж гөрдөхөөс өөр ажил хийгээгүй гэхэд болно.
Хагшаасны тээвэрлэлт, зөөгдөлтийн загварчилал
 |
| Голын ёроолын хөгжил, морфологийн тогтоц, ёроолын хагшаас хэрхэн умбуур хагшаасруу шилжих талаар ярьсан байх. Урсгалын хурднаас маш хамааралтайгаар явагдана. Урсгал ширүүн төлөвтэй үед элсэн давалгаа гэж нэрлэгдэх атриатсан голын ёроол бий болдог. Үүний улмаас усны гадаргын муруйлт ихэсч турбулентлэг чанар улам хүчирхэгчинэ. Атираатсан ёроолын нэг нурууг авч үзвэл нурууны дээд хэсэгт байх хагшааснууд хурдаснаас салж улмаар зөөгдөн өнхөрч элсэн давалгааны хэлбэржилтийн фазыг ихэсгэнэ. Ёроолын хурдаснаас хагшаас салсан бол өнхөрч өөр хонхорт тогтож болно. Тээвэрлэгдэх энерги хангалттай их хагшаасны хэмжээ жижиг бол умбуур хагшаас болж цааш тээвэрлэгдэнэ. |
 |
| Хагшаасны судалгаа нилээн эртнээс эхлэлтэй бөгөөд Эйнштэйний томъёолол хүртэл хэрэглэгддэг гэнэ. Хагшаасны судалгааны эцэг нь бол А.Багнолд хэмээн нэрлэж байв. Эйнштэйн болон түүний хүү Ханс Альберт нар хагшаас, голын морфологийн судалгаанд олон үнэтэй судалгааг үлдээсэн байна. 1958 оноос Японы судлаачидын бүтээл хагшаасны судалгаанд онцлох байр суурийг эзэлж эхэлсэн түүхтэй юм байна. |
 |
| Хагшаас хаанаас үүсдэг вэ? гэдгийг сайн асууж ойлгох хэрэгтэй. Хагшаас гэж юу вэ? - ч гэж асууж болно. Хагшаас бол усаар туугдаж буй хөрс шороо, зарим нэг өвс ургамал, бодисын хуримтлал юм. Хагшаас голын ерөөлөөс ихэвчлэн үүснэ. Хур тунадас орчны дараа хуурай гадаргаас хагшаас борооны нил урсацаар дамжин орж ирж улаан үерийг бий болгоно. Хагшааснгы хөдөлгөөнд нөлөөлөх хамгийн чухал физик хэмжигдэхүүн бол урсгалын хурд юм. Урсгалын хурд урсгалын горимд нөлөөлнө, Ёроолын шүргэх хүчдэлийг бий болгоно. Шүргэх хүчдэл их бол хагшаас босно. Тэгэхээр урсгалын хурдны хуваарилалт, түргэх хүчдэлийн хуваарилалт анхаарал их татна. |
 |
| Урсгалын горим задгай голдирол дахь гидравликт хоёр янзаар тайлбарлагдана. Фрудын тооноос хамааруулж урсгалын горимыг намуун ба ширүүн гэж ангилж болох бол Рейнольдсын тооноос хамааруулж мөн ламинар ба турбулент гэж ангилж болно. Задгай голдиролын гидравликт ламинар горим турбулентруу Рейнольдсын 5700 тоотой үед шилжих бол турбулентээс ламинарлуу Рейнольдсын 500 орчим тоотой үед шилждэг байна. Тэгэхээр 500-5700 нь шилжилтийн бүс гэж авч үзэх бүрэн боломжтой ба энэ хэсэгт асуудал элбэг тохиолдоно. |
 |
| Ширүүн үеийн салаалал, намуун үеийн салаалал гэх мэт Рейнольдсын тоо болон далайц А-аас хамаарсан хамаарлыг харуулж байна. Гинзбург-Ландаугийн шугаман бус дифференциал тэгшитгэл нь голын ерөөлын хэлбэржилтийг илэрхийлдэг. |
 |
| Урсгалаас хамаарч голын ёроол хэлбэржих ба түүний элементийг манхан гэж хэлж болно. Манхан нь атираажсан гүвээ бөгөөд Фруда-ийн тооноос хамаарсан хамаарлын тухай байх шиг байна. Манханы хэлбэржилт түүний хэлбэлзэл, фаз гэх мэт нь хагшаасны зөөгдөлтөд ихээхэн нөлөөтэй. Ялангуяа сэвсгэр хурдастай голын ерөөлд энэ манханжих, атриажих үзэгдэл ихээхэн хувьсамтгай байна. |
 |
| Коломбини нар 2004 онд "Элсэн давалгааны/манханы тогтоцын шугаман онолд дахин зорчих нь" гэсэн өгүүлэлдээ хатуу болон холбоослог ёроолын хурдастай үеийн шугаман тогтворшилтийн шинжилгээг хийсэн байна. Урсгалаар ерөөлын манхан (dune) үүсэх, манхан буцаж тэгшрэх (antidune) үзэгдэл ёроолын шргэх хүчдэлтэй шууд хамааралтай байх ба эдгээрийг нэгтгэн загварчилах ажлыг хийсэн байна. |
 |
| Хөвүүр буюу уусмал хагшаас, Умбуур хагшаас, ёроолын хагшаас хэмээн голын хагшаасыг ангилж болно. Мэеэр-Петр Муллерийн томъёо нь умбуур хагшаасны сайтар шигшигдсэн хэмжээтэй нарийн хагшаасны зөөгдөлтийг тооцох зориулалттай томъёо юм. Хан Альбертийн хагшаасны хэмжээсгүй/нэгжгүй эзлэхүүний зарцуулга олох томъёоллоос хэмжээсгүй ёроолын шүргэх хүчдэлийг (tau*) ашигладагаараа энэ томъёо нь хялбар байдаг байна. |
 |
| Калинске 1946 онд ёроолын хагшаасны зөөгдөлтийг томъёолох тэгшитгэлийг онолын аргаар гаргаж харгалзах тохируулгыг туршилт, хэмжилт дээр үндэслэн хийжээ. Ихэвчлэн хагшаасны зөөгдөлт, тээвэрлэлтийг илэрхийлэх томъёонууд нь тусгай голууд дээрх судалгаанд суурилсан, түүнтэй холбогдсон байх учир тэр бүр хэрэглээнд таардаггүй. Харин Калинскегийн томъёо цүлхэлтийн чанарыг агуулдаг учир засварлан ашиглахад дөхөм байдаг байна. |
 |
| сул ёроол, хагшаасны гидравликийн тухай |
 |
| Хагшаасны хоёр фазат загварчилалын тухай. Салангид элементийн аргаар (Discrete or Distinct element method) хагшаасыг төлөөлүүлж, таралтгүй орчноор шингэнийг төлөөлүүлж тооцон бодох аргачлал өдгөө түгээмэл байна. |
 |
| Хагшаасны ширхэглэл, тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийг загварчилах /хатуу фаз/ |
 |
| Хөдөлж буй эгэл хэсгийн хагас илэрхий арга (MPS) болон үл шахагдах гөлгөржүүлсэн эгэл хэсгийн гидродинамик (ISPH) хэмээх аргаар шингэний хөдөлгөөн болон хагшаасны динамикийг загварчилах бүрэн боломжтой. Эдгээр хоёр арга нь чөлөөт арга бөгөөд бүрэн хэмжээнд Лагранжийн координатад боловсруулагддаг. Чөлөөт аргаар тооцон бодоход турбулент болон гидростатик даралтуудыг тооцоолох нь одоогоор хүндрэлтэй байна. |
 |
| Даралтын тооцооллыг сайжруулсан үр дүнг харуулжээ. |
 |
| Хэлхээст аргын хөгжлийн шугамууд. |
 |
| Бүрэн хэлхээст аргаар шингэн ба хагшаасыг хоёр фазат байдлаар тооцсон байдал. |
 |
| Өшөө олон сайхан зураг дарах байсан боловч камерны дуунаас болоод зураг дарж чадаагүй болно. Мөн мартхаасаа өмнө эдгээр зургийг нийтэлсэн бол овоо их зүйл бичих байлаа. |
Зарим сонирхолтой судалгааны ажлуудын үр дүнг бичлэгжүүлэн эмхэтгэв.
Зарим сонирхолтой судлаачдын хуудсууд
Энэхүү хэлэлцүүлгийн төгсгөлд цаг гаруй хугацаанд эрдэмтэд санал солилцсон юм. Хэлэлцүүлэгт нийт 10 гаруй их сургуулийн усны инженерчлэл, тэр дундаа хагшаас, тооцон бодох аргачилалаар судалгаа хийдэг профессорууд өөрсдийн судалгааны ажлын үр дүн явцаа танилцуулж санал солицсон ба их сургууль, компанийн төлөөлөл болсон 300 гаруй инженерүүд оролцсон юм.
Усны инженерчлэлийн судалгааны гол чиглэл тооцон бодох ухаан болсон бөгөөд тооцонгийн аргуудын хөгжлийг үнэхээр хошуучилж ажиллаж байгааг дээрх эмхэтгэсэн бичлэгээс тод харах байх. Гэхдээ Европ, Америкийн судалгааны чанар бол аргагүй сайн байдаг.
Дээр үзэгдэх судалгааны ажлууд нь ихэвчлэн усны менежментийн суурь судалгаа болж байна. Төгсгөлд явагдсан санал солилцоонд эрдэмтэд судалгааны өнөөгийн төвшнийг дүгнэж ирээдүйн хандлагыг тодорхойлж, судалгааны чиглэл, тулгамдаж буй асуудлуудын гарцыг ярилцлаа. Үүнд ойлгохгүй ч гэсэн тодорхой мэдрэгдэж байсан зүйл нь THESIS-2016 хурлаар Япон судалгааны чанарыг өндөр түвшинд харуулж таниулах, гадагш цар хүрээг тэлэх, чадваржуулах гэх мэт байв.
No comments:
Post a Comment