A parallel implementation of sediment transport and bottom surface reconstruction problems on the basis of higher-order difference schemes

Статья посвящена изучению дискретных аналогов операторов конвективного и диффузионного переносов четвертого порядка точности в случае частичной заполненности ячеек. Выполнено сопоставление результатов расчета задачи транспорта веществ на основе схем второго и четвертого порядков точности. Из сопоставления результатов численных экспериментов следует, что для задачи диффузии удалось повысить точность в 66.7 раз, а для задачи диффузии-конвекции в 48.7 раз. Для решения двумерной задачи диффузии-конвекции на основе схем повышенного порядка точности была построена библиотека двухслойных итерационных методов, предназначенных для решения девятидиагональных сеточных уравнений на многопроцессорной вычислительной системе. Предложен алгоритм, предназначенный для восстановления рельефа дна акватории на основе гидрографической информации (глубины водоема в отдельных точках или изолиний уровня), и выполнена его численная реализация. На основе полученного метода решения задачи построена карта рельефа дна Азовского моря. Discrete analogs of convective and diffusive transport operators of the fourth order of accuracy are studied in the case of partially filled cells. The numerical results obtained when solving the sediment transport problem on the basis of difference schemes of the second and fourth orders of accuracy are compared. These results show that the accuracy of the solutions to the diffusion problem and the convection-diffusion problem increases by a factor of 66.7 and 48.7, respectively. A library of two-layer iterative methods is built to solve the two-dimensional convection-diffusion problem on the basis of higher-order schemes for nine-diagonal difference equations on a multiprocessor computer system. An algorithm is proposed to reconstruct the submarine bottom topography on the basis of hydrographic information (the water depth at a number of points or contour levels) and its numerical implementation is performed. The proposed method is used to draw a map of the bottom relief of the Azov sea.