gtcrustГеодинамика и тектонофизикаGeodynamics & Tectonophysics2078-502XInstitute of the Earth's crust of the Russian Academy of Sciences, Siberian Branch10.5800/GT-2011-2-4-0050gtcrust-140Research ArticleТЕКТОНОФИЗИКАTECTONOPHYSICSНОВАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ И ЕЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ГЕОСИСТЕМNEW INFORMATION TECHNOLOGY AND ITS CAPACITIES FOR MODELING OF GEOSYSTEMSГунинВладимир ИвановичGuninVladimir I.

директор,

670034, Улан-Удэ, пр. 50 лет Октября, 38–18

Director,

670034, Ulan-Ude, pr. 50 let Oktyabrya, 38–18

vigunin@list.ruНезависимый коммерческий центр моделирования геосистем «МоГеос»РоссияMoGeos Independent Commercial Centre for Modeling of Geological SystemsRussian Federation20112109201524356377Copyright © Гунин В.И., 20152015Гунин В.И.Gunin V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gt-crust.ru/jour/article/view/140

При численном решении системы уравнений Навье-Стокса в задачах со свободной и вынужденной конвекцией в сплошных и пористых средах возникают сложности по причине отсутствия эволюционного уравнения для давления и из-за ряда других особенностей. Предложена информационная технология, основанная на новой системе уравнений гидродинамики, позволяющая разделить конвекцию на две составляющие – свободную и вынужденную, и, вычислив их значения, получить параметры суммарного конвективного потока. Для решения задач тепломассопереноса получена классическая система уравнений эллиптическо-параболического типа, описывающая вихревые структуры, которые формируются в гравитационном поле во всех средах при возникновении плотностной стратификации. При численном решении этой системы можно использовать большинство разработанных расчетных методов и схем, что упрощает моделирование и расширяет область ее применения. На примерах решения задач формирования нижнемантийного плюма, диапира и рифта в системе литосфера–кора показаны возможности этой информационной технологии.

Numerical solution of the Navier-Stokes equations for free and forced convection in solid and porous media is challenging as an evolution equation for pressure is lacking. An information technology is proposed on the basis of a new system of hydrodynamic equations. It provides for distinguishing between free and forced convection components and allows estimation of parameters of the cumulative convective flow by calculating values of its two components. A classical system of equations of the ellipticparabolic type is developed for solving the problems of heat and mass transfer. The system describes vortex structures which occur in the gravitational field in all media in case of density stratification. A majority of the available computation methods and schemes can be applied for numerical solutions of the proposed system; therefore modeling can be simplified, while the scope of the system’s application can be expanded. Possible applications of the proposed information technology are demonstrated by examples showing how problems of low-mantle plume and diapir formation and rifting in the lithosphere-crust system can be solved.

информационная технологияконвекциявихревые структурытепломассопереносматематическая модельчисленный экспериментмантиялитосферакораплюмдиапиррифтinformation technologyconvectionvortex structuresheat and mass transfermathematical modelnumerical experimentmantlelithospherecrustmantle plumediapirriftReferencesГебхарт Б., Джалурия Й., Махаджан Р., Саммакия Б. Свободно-конвективные течения, теплои массообмен. В 2х книгах. Пер. с англ. М: Мир, 1991. 678 с.Гебхарт Б., Джалурия Й., Махаджан Р., Саммакия Б. Свободно-конвективные течения, теплои массообмен. В 2х книгах. Пер. с англ. М: Мир, 1991. 678 с.Гунин В.И. Новая трехмерная математическая модель тепломассо-переноса в пористых средах и ее возможности // Геоэкология. 2003. № 4. С. 355–370.Гунин В.И. Новая трехмерная математическая модель тепломассо-переноса в пористых средах и ее возможности // Геоэкология. 2003. № 4. С. 355–370.Кирюхин А.В., Сугробов В.М. Модели теплопереноса в гидротермальных системах Камчатки. М.: Наука, 1987. 150 с.Кирюхин А.В., Сугробов В.М. Модели теплопереноса в гидротермальных системах Камчатки. М.: Наука, 1987. 150 с.Красный Л.И. Эволюция тектонических идей от середины XIX столетия до современности. СПб. 2003.Красный Л.И. Эволюция тектонических идей от середины XIX столетия до современности. СПб. 2003.Лобковский Л.И., Никишин А.М., Хаин В.Е. Современные проблемы геотектоники и геодинамики. М.: Научный мир, 2004. 610 с.Лобковский Л.И., Никишин А.М., Хаин В.Е. Современные проблемы геотектоники и геодинамики. М.: Научный мир, 2004. 610 с.Рамберг Х. Сила тяжести и деформации в земной коре. Пер.с англ. М: Недра, 1985. 399 с.Рамберг Х. Сила тяжести и деформации в земной коре. Пер.с англ. М: Недра, 1985. 399 с.Тарунин Е.Л. Численный эксперимент в задачах свободной конвекции, Иркутск: Изд-во Иркутского государственного ун-та, 1990. 223 с.Тарунин Е.Л. Численный эксперимент в задачах свободной конвекции, Иркутск: Изд-во Иркутского государственного ун-та, 1990. 223 с.Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1975. 735 с.Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1975. 735 с.Burmin V. Yu. Distributions of Density and Elastic Parameters in the Earth // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. V. 42. № 7. 2006. P. 608–620. doi: 10.1134/S106935130607007X.Burmin V. Yu. Distributions of Density and Elastic Parameters in the Earth // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. V. 42. № 7. 2006. P. 608–620. doi: 10.1134/S106935130607007X.Dobretsov N.L., Kirdyashkin A.A., Kirdyashkin A.G. Physicochemical Conditions at the core–mantle boundary and formation of thermochemical plumes // Doklady Earth Sciences. V. 393A. № 9. 2003. P. 1319–1322.Dobretsov N.L., Kirdyashkin A.A., Kirdyashkin A.G. Physicochemical Conditions at the core–mantle boundary and formation of thermochemical plumes // Doklady Earth Sciences. V. 393A. № 9. 2003. P. 1319–1322.Dobretsov N.L., Kirdyashkin A.A., Kirdyashkin A.G. Diameter and formation time of plume head at the base of refractory lithospheric layer // Doklady Earth Sciences. 2006. V. 406. № 1. P. 56–60. doi:10.1134/S1028334X06010144.Dobretsov N.L., Kirdyashkin A.A., Kirdyashkin A.G. Diameter and formation time of plume head at the base of refractory lithospheric layer // Doklady Earth Sciences. 2006. V. 406. № 1. P. 56–60. doi:10.1134/S1028334X06010144.Trubitsyn V.P., Baranov A.A., A.N. Evseev A.N., Trubitsyn A.P. Exact analytical solutions of the stokes equation for testing the equations of mantle convection with a variable viscosity // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. V. 42. № 7. 2006. P. 537545. doi: 10.1134/S1069351306070019.Trubitsyn V.P., Baranov A.A., A.N. Evseev A.N., Trubitsyn A.P. Exact analytical solutions of the stokes equation for testing the equations of mantle convection with a variable viscosity // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. V. 42. № 7. 2006. P. 537545. doi: 10.1134/S1069351306070019.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.