Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Rời rạc hóa miền hình học phức tạp thông qua phương pháp biểu diễn bậc thang dựa trên máy tính để ước tính mực nước liên quan đến bão
Tóm tắt
Trong bài báo này, một cải tiến đã được thực hiện đối với kỹ thuật xấp xỉ miền phức tạp thông qua phương pháp bậc thang nhằm đạt được độ chính xác đáng kể, giảm thiểu chi phí tính toán và tránh sự khó khăn trong công việc thủ công. Một thuật toán đại diện bậc thang mới được sử dụng trong trường hợp này, trong đó toàn bộ quy trình được thực hiện thông qua routine MATLAB do chúng tôi phát triển. Lưới C-grid Arakawa được sử dụng trong phương pháp xấp xỉ của chúng tôi với độ phân giải lưới (1/120)°. Như một trường hợp thử nghiệm, phương pháp được áp dụng để xấp xỉ miền bao phủ khu vực giữa các vĩ độ 15°–23°N và kinh độ 85°–95°E ở Vịnh Bengal. Cùng với việc xấp xỉ giao diện đất-nước, các trạm ven biển cũng được xác định. Các giao diện đất-nước đã được xấp xỉ và các trạm ven biển được tìm thấy có sự phù hợp tốt với thực tế dựa trên chỉ số tương đồng, tỷ lệ chồng lấp và tiêu chí phần bổ sung. Phương pháp này có thể được sử dụng để xấp xỉ một miền hình học không đều nhằm áp dụng phương pháp sai phân hữu hạn trong việc giải quyết các vấn đề liên quan đến sóng dài. Như một trường hợp thử nghiệm, các phương trình nước cạn trong tọa độ Cartesian được giải trên miền quan tâm để mô phỏng mực nước do tương tác thủy triều-xung không tuyến tính liên quan đến các cơn bão vào tháng 4 năm 1991 và AILA, 2009 dọc theo bờ biển Bangladesh. Dữ liệu đầu vào giống như trường hợp của Paul et al. (2016) ngoại trừ miền phân đoạn và độ sâu lòng biển được sử dụng trong mô phỏng của chúng tôi. Các kết quả được tìm thấy có sự tương hợp hợp lý với dữ liệu quan sát được thu thập từ Cơ quan Vận tải Đường thủy Nội địa Bangladesh.
Từ khóa
#Rời rạc hóa #miền hình học phức tạp #phương pháp bậc thang #mô phỏng mực nước #tương tác thủy triều-xungTài liệu tham khảo
Adcroft, A.J., Hill, C.N. and Marshall, J.C., 1999. A new treatment of the Coriolis terms in C-grid models at both high and low resolutions, Monthly Weather Review, 127(8), 1928–1936.
Ali, A. and Choudhury, G.A., 2014. Storm Surges in Bangladesh: An Introduction to CEGIS Storm Surge Model, The University Press Limited, Dhaka, Bangladesh.
Ali, E. and Paul, G.C., 2022. An estimation of water levels associated with a storm along the coast of Bangladesh using a non-central difference method of lines, Ocean Engineering, 248, 110776.
Arakawa, A. and Lamb, V.R., 1977. Computational design of the basic dynamical processes of the UCLA general circulation model, Methods in Computational Physics: Advances in Research and Applications, 17, 173–265.
Arakawa, A., 1988. Finite-difference methods in climate modeling, in: Physically-Based Modelling and Simulation of Climate and Climatic Change, Schlesinger, M.E. (ed.), Springer, Dordrecht, pp. 79–168.
Das, P.K., 1972. Prediction model for storm surges in the Bay of Bengal, Nature, 239(5369), 211–213.
Dube, S.K., Sinha, P.C. and Roy, G.D., 1986. The effect of a continuously deforming coastline on the numerical simulation of storm surges in Bangladesh, Mathematics and Computers in Simulation, 28(1), 41–56.
Grossmann, C., Roos, H.G. and Stynes, M., 2007. Numerical Treatment of Partial Differential Equations, Springer, Berlin Heidelberg, pp. 23.
Harati, V., Khayati, R. and Farzan, A., 2011. Fully automated tumor segmentation based on improved fuzzy connectedness algorithm in brain MR images, Computers in Biology and Medicine, 41(7), 483–492.
Hussain, M.A. and Tajima, Y., 2017. Numerical investigation of surge-tide interactions in the Bay of Bengal along the Bangladesh coast, Natural Hazards, 86(2), 669–694.
Johns, B., Sinha, P.C., Dube, S.K., Mohanty, U.C. and Rao, A.D., 1983. Simulation of storm surges using a three — dimensional numerical model: an application to the 1977 Andhra cyclone, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 109(459), 211–224.
Milliman, J.D., 1991. Flux and fate of fluvial sediment and water in coastal seas, in: Mantoura, R.F.C., Martin, J.M. and Wollast, R. (eds.), Ocean Margin Processes in Global Change, John Wiley and Sons, Ltd, Chichester, pp. 69–89.
Murshed, M., Paul, G.C., and Haque, R., 2016. On the approximation of complex geometric domain to be compatible for the implementation of finite difference method, International Journal of Scientific & Engineering Research, 7(5), 495–501.
Paul, G.C. and Ali, E., 2019. Numerical storm surge model with higher order finite difference method of lines for the coast of Bangladesh, Acta Oceanologica Sinica, 38(6), 100–116.
Paul, G.C. and Ismail, A.I.M., 2012. Tide-surge interaction model including air bubble effects for the coast of Bangladesh, Journal of the Franklin Institute, 349(8), 2530–2546.
Paul, G.C. and Ismail, A.I.M., 2013. Contribution of offshore islands in the prediction of water levels due to tide-surge interaction for the coastal region of Bangladesh, Natural Hazards, 65(1), 13–25.
Paul, G.C., Ismail, A.I.M. and Karim, F., 2014. Implementation of method of lines to predict water levels due to a storm along the coastal region of Bangladesh, Journal of Oceanography, 70(3), 199–210. DOI: https://doi.org/10.1007/s11069-012-0341-z.
Paul, G.C., Ismail, A.I.M, Rahman, A., Karim, M.F. and Hoque, A., 2016. Development of tide-surge interaction model for the coastal region of Bangladesh, Estuaries and Coasts, 39(6), 1582–1599.
Paul, G.C., Khatun, R., Ali, E. and Rahman, M.M., 2021. Importance of an efficient tide-surge interaction model for the coast of Bangladesh: a case study with the tropical cyclone Roanu, Journal of Coastal Conservation, 25(1), 12.
Paul, G.C., Murshed, M., Rasid, M. and Shiraj, M.B., 2018. Approximation of a complex geometric domain in polar coordinates, GANIT: Journal of Bangladesh Mathematical Society, 38, 105–118.
Paul, G.C., Senthilkumar, S. and Pria, R., 2020. An efficient approach for simulation of water levels due to the nonlinear interaction of tide and surge along the coast of Bangladesh, China Ocean Engineering, 34(4), 537–546.
Rahman, M.M., Paul, G.C. and Hoque, A., 2020. An efficient tide-surge interaction model for the coast of Bangladesh, China Ocean Engineering, 34(1), 56–68.
Roy, G.D., 1995. Estimation of expected maximum possible water level along the Meghna estuary using a tide and surge interaction model, Environment International, 21(5), 671–677.
Tsoutsanis, P., Kokkinakis, I.W., Könözsy, L., Drikakis, D., Williams, R.J.R. and Youngs, D.L., 2015. Comparison of structured-and unstructured-grid, compressible and incompressible methods using the vortex pairing problem, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 293, 207–231.
White, B.S., McKee, S.A., de Supinski, B.R., Miller, B., Quinlan, D. and Schulz, M., 2005. Improving the computational intensity of unstructured mesh applications, Proceedings of the 19th Annual International Conference on Supercomputing, ACM, Cambridge, 341–350.
Winninghoff, F.J., 1968. On the Adjustment Toward a Geostrophic Balance in a Simple Primitive Equation Model with Application to the Problems of Initialization and Objective Analysis, Ph.D. Thesis, University of California, Los Angeles.