Новый численный метод делает возможным моделирование цунами, вызванных оползнями

Исследователи из Университета Тохоку разработали новый численный метод, который открывает путь для моделирования цунами, вызванных оползнями. Их исследование было опубликовано в журнале Computational Mechanics 13 мая 2021 года.

Оползни, происходящие на суше или под водой (субаэральные и субмаринные соответственно), могут вызывать разрушительные цунами, а также создавать другие опасности, такие как разрыв подводных кабелей и трубопроводов. Однако механизмы, стоящие за этими явлениями, изучены недостаточно, отчасти из-за многофакторного взаимодействия: обрушения морского дна и/или взаимодействия грунта с водой. Традиционные подходы затрудняют точное прогнозирование поведения грунта и морской воды.

Прорыв исследователей заключается в предложении нового гибридного метода моделирования, который может описывать сложное взаимодействие между грунтовыми массами (гранулярными массами) и жидкостью. «Наш новый метод объединяет два вычислительных метода, анализирующих взаимодействие твердых тел и жидкостей: метод конечных элементов (FEM) и метод материальных точек (MEM)», — пояснил Кендзиро Терада, профессор Международного научно-исследовательского института по изучению стихийных бедствий Университета Тохоку и соавтор исследования.

Используя созданный алгоритм, исследователи смоделировали волну, имитирующую подводный гранулярный обвал, и волну, вызванную субаэральным оползнем по наклонной плоскости. Результаты моделирования удовлетворительно согласуются с численными измерениями.

Численные примеры также показали, что предложенный метод может быть применен к другим типам потенциально опасных природных явлений, связанных с взаимодействием воздуха, воды и твердых тел. В перспективе команда Терады намерена повысить точность экспериментальных измерений и применить метод к данным реального, более крупного масштаба.