Новый численный метод делает возможным моделирование оползневых цунами

Исследователи из Университета Тохоку разработали новый численный метод, позволяющий моделировать оползневые цунами.

Их исследование опубликовано в журнале. Вычислительная механика 13 мая 2021 г.

Оползни, происходящие на суше или под водой, известные как субаэральные и подводные оползни соответственно, могут вызывать разрушительные цунами. Они также создают другие опасности, такие как разрыв подводных кабелей и трубопроводов.

Однако механизмы, лежащие в основе этих оползней, менее изучены, отчасти из-за происходящих многогранных взаимодействий: обрушения морского дна и / или взаимодействия между почвой и водой. Традиционные подходы затрудняют прогнозирование поведения почвы и морской воды с высокой точностью.

Прорыв исследователей предлагает новый метод гибридного моделирования, который может выразить сложное взаимодействие между структурами почвы, называемыми зернистыми массами, и жидкостями.

«Наш новый метод объединяет два вычислительных метода, которые анализируют взаимодействия твердых тел и жидкостей: метод конечных элементов (FEM) вместе с методом материальной точки (MEM)», — сказал Кенджиро Терада, профессор Международного исследовательского института науки о бедствиях Университета Тохоку. и соавтор исследования.

Используя недавно созданный алгоритм, исследователи смогли смоделировать волну, имитирующую гранулированный обвал подводной лодки, и волну, вызванную субаэральным скольжением по наклонной плоскости. К их удовольствию, результаты моделирования удовлетворительно согласуются с численными измерениями.

Несколько численных примеров также показали, что предложенный метод может быть применен к другим типам потенциально опасных природных явлений, которые связаны с взаимодействием воздуха, воды и твердых тел.

Заглядывая вперед, Терада и его команда стремятся повысить точность своих экспериментальных измерений и применить их к более крупномасштабным реальным данным.