added all files reserch

11g.py

@@ -0,0 +1,118 @@
+import numpy as np
+import matplotlib.pyplot as plt
+
+# --- 1. Определение параметров моделирования ---
+
+# Геометрические параметры (1D модель: только глубина Z)
+DZ = 0.1  # Размер ячейки по глубине (Z) в метрах (10 см)
+Z_MAX = 2.0  # Максимальная глубина моделирования в метрах
+L_MAX = 10.0  # Максимальная длина (не используется в 1D модели)
+W_MAX = 22.0  # Максимальная ширина (не используется в 1D модели)
+
+# Количество узлов (ячеек) по глубине
+N_NODES = int(Z_MAX / DZ) + 1
+DEPTHS = np.linspace(0, Z_MAX, N_NODES)
+
+# Теплофизические параметры грунта (приближенные значения для талого грунта)
+LAMBDA = 1.5  # Теплопроводность грунта (λ), Вт/(м·К)
+RHO_C = 2.0e6  # Объемная теплоемкость (ρ·C), Дж/(м³·К)
+ALPHA = LAMBDA / RHO_C  # Температуропроводность (α), м²/с
+
+# Параметры времени
+DT_HOUR = 3600  # Шаг по времени (Δt) в секундах (1 час)
+N_DAYS = 365  # Продолжительность моделирования в днях (1 год)
+N_STEPS = N_DAYS * 24  # Общее количество временных шагов
+
+# Критерий устойчивости (Число Фурье, r)
+R = (ALPHA * DT_HOUR) / (DZ**2)
+
+# Проверка устойчивости явной схемы
+if R > 0.5:
+    print(f"ВНИМАНИЕ: Нарушен критерий устойчивости (R = {R:.4f}).")
+    print("Уменьшите шаг по времени (DT_HOUR) или шаг по пространству (DZ).")
+    R = 0.5  # Принудительное ограничение для демонстрации
+else:
+    print(f"Критерий устойчивости соблюден (R = {R:.4f} <= 0.5).")
+
+# --- 2. Инициализация температуры ---
+
+# Начальная температура грунта (равномерное распределение)
+T_INITIAL = 5.0  # °C
+Temperature = np.full(N_NODES, T_INITIAL)
+
+# Массив для записи результатов (для построения графика)
+temp_history = [Temperature.copy()]
+
+# --- 3. Определение граничных условий (ГКУ) ---
+
+def surface_temperature(step):
+    """
+    Граничное условие (ГКУ) на поверхности (z=0).
+    Используется синусоидальная функция для имитации сезонного цикла (1 год).
+    """
+    time_in_hours = step * DT_HOUR
+    time_in_years = time_in_hours / (365 * 24 * 3600)
+
+    # Параметры: T_avg = 0°C, Amplitude = 20°C, сдвиг фазы (начало зимы)
+    T_avg = 0.0
+    T_amp = 20.0
+    # Фаза: +pi/2, чтобы начать симуляцию с T(0) = T_avg
+    return T_avg + T_amp * np.sin(2 * np.pi * time_in_years + np.pi/2)
+
+# ГКУ на нижней границе (z=Z_MAX) - постоянная температура
+T_BOTTOM = T_INITIAL
+
+# --- 4. Цикл моделирования ---
+
+print(f"Начало моделирования: {N_DAYS} дней ({N_STEPS} шагов по 1 часу)...")
+
+for n in range(N_STEPS):
+    T_old = Temperature.copy()
+
+    # 1. Применение граничных условий
+    # Верхняя граница (i=0) - Температура воздуха (Dirichlet BC)
+    T_surface = surface_temperature(n)
+    Temperature[0] = T_surface
+
+    # Нижняя граница (i=N_NODES-1) - Постоянная температура (Dirichlet BC)
+    Temperature[-1] = T_BOTTOM
+
+    # 2. Расчет температуры для внутренних узлов (i=1 до N_NODES-2)
+    # Формула явной схемы FDM: T_i^{n+1} = T_i^n (1 - 2r) + r (T_{i-1}^n + T_{i+1}^n)
+    for i in range(1, N_NODES - 1):
+        # --- Здесь должно быть место для учета фазовых переходов (мерзлота/талый грунт) ---
+        # В реальной модели R и T_i^{n+1} должны рассчитываться с учетом
+        # изменения LAMBDA, RHO_C и скрытой теплоты L (L_v, формула 3.13)
+        # в зависимости от T_i^n и температуры фазового перехода (T_bf, формула 3.7).
+        # В этой упрощенной модели LAMBDA, RHO_C, R - константы.
+        # ---------------------------------------------------------------------------------
+
+        T_new = T_old[i] * (1 - 2 * R) + R * (T_old[i-1] + T_old[i+1])
+        Temperature[i] = T_new
+
+    # Запись истории температуры каждые 90 дней для графика
+    if (n % (90 * 24) == 0) and (n > 0):
+        temp_history.append(Temperature.copy())
+
+temp_history.append(Temperature.copy())
+print("Моделирование завершено.")
+
+# --- 5. Визуализация результатов ---
+
+plt.figure(figsize=(10, 6))
+time_labels = [f"День {int(i / 24)}" for i in np.linspace(0, N_STEPS, len(temp_history))]
+
+# Добавление начального состояния
+plt.plot(temp_history[0], -DEPTHS, label=f't=0 (Начальное)', linestyle='--')
+
+# Построение графиков для разных моментов времени
+for i, T_profile in enumerate(temp_history[1:]):
+    plt.plot(T_profile, -DEPTHS, label=f'{time_labels[i+1]}', linewidth=2)
+
+plt.xlabel('Температура, °C')
+plt.ylabel('Глубина, м')
+plt.title('Одномерное моделирование теплопереноса в грунте (1 год)')
+plt.grid(True, linestyle=':', alpha=0.6)
+plt.legend(title='Время')
+plt.axvline(x=0, color='grey', linestyle='-')
+plt.show()