Περιβαλλοντική Υπολογιστική Ρευστομηχανική

Abstract

Το βιβλίο αποτελείται από δύο μέρη. Το πρώτο μέρος ασχολείται με τη διδασκαλία των κύριων θεωρητικών εξισώσεων της περιβαλλοντικής ρευστομηχανικής. Σε αυτό αναλύονται διεξοδικά οι κύριες εξισώσεις μαθηματικών προσομοιώσεων των περιβαλλοντικών ροών (εξίσωση Navier-Stokes, συνέχειας, ολοκληρωμένη κατά το βάθος εξίσωση συνέχειας, ολοκληρωμένες πλευρικά εξισώσεις συνέχειας και κίνησης, εξίσωση μεταφοράς και διάχυσης ρύπου, εξισώσεων υπόγειων ροών), ενώ προσδιορίζονται oi εμπειρικές εξισώσεις εκτίμησης των συντελεστών τυρβώδους ιξώδους και τυρβώδους διάχυσης. Αναλύεται η μεθοδολογία επίλυσης των παραπάνω εξισώσεων με τη τεχνική των πεπερασμένων διαφορών και όγκων ελέγχου και παρουσιάζονται σειρά ασκήσεων και προβλημάτων.<br/><br/>Το δεύτερο μέρος παρουσιάζει εφαρμοσμένες περιβαλλοντικές ροές και τις διεργασίες μεταφοράς και διάχυσης ρύπων σε αυτές. Ειδικότερα αναλύονται οι διεργασίες και η προσομοίωση των φαινομένων μεταφοράς και διάχυσης ρύπου σε μονοδιάστατες ροές (π.χ., κανάλια, χείμαρροι, ποτάμια), διδιάστατες ροές (λίμνες, ταμιευτήρες, ποταμοεκβολές, παράκτια συστήματα) και σε τρισδιάστατες ροές (ανοικτή θάλασσα). Επιπλέον το μάθημα ασχολείται με τη μελέτη συμπεριφοράς υποθαλάσσιων φλεβών και πλουμίων που αναπτύσσονται στη παράκτια ζώνη, και ασχολείται με το βέλτιστο σχεδιασμό τέτοιων έργων ώστε να επιτυγχάνεται ο περιορισμός των περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Τέλος, παρουσιάζονται παραδείγματα προσομοίωσης και διαχείρισης υπόγειου υδατικού δυναμικού.<br/><br/>Παρουσιάζεται η μεθοδολογία διακριτοποίησης του υπολογιστικού πεδίου, η διαδικασία απλοποίησης των τρισδιάστατων θεωρητικών εξισώσεων μέσω παραδοχών, η εφαρμογή αρχικών και οριακών συνθηκών και η δυνατότητα διασύνδεσης του ομοιώματος με άλλα ομοιώματα ευρύτερης ροής. Σε κάθε κεφάλαιο παρουσιάζονται εφαρμογές που έχουν αναπτύξει οι συγγραφείς και έχουν εφαρμόσει σε υπαρκτά υδατικά συστήματα.