Имитационная система для гидрофизического эксперимента в неоднородной среде

• Автор: Буй Куок Нгиа
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 151 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Задачи сбора и обработки данных гидрофизического

эксперимента

1.1. Характеристика мезомасштабного гидрофизического эксперимента

1.2.Технические средства гидрофизического эксперимента

1.3.0собенности алгоритмических средств обработки данных

гидрофизического эксперимента

1.4. Математическое моделирование как инструмент

изучения гидрофизических процессов

Глава 2. Структура имитационной системы для

гидрофизического эксперимента
2.1. Методика синтеза имитационной системы
2.2. Блоки первого уровня имитационной системы
2.3. Блоки второго уровня имитационной системы
2.4. База знаний и база данных имитационной системы £
Глава 3. Алгоритмическое обеспечение обработки
экспериментальных данных в имитационной системе
3.1. Алгоритм формирования пространственного образа гидрофизического объекта по экспериментальным измерениям
3.2. Методика преодоления нестационарности в

экспериментальных данных на основе их
рандомизации
3.3. Методика эволюционного анализа нестационарных
рядов данных измерений
Глава 4. Применение имитационной системы для обработки данных
гидрофизического эксперимента
4.1. Характеристика гидрофизического эксперимента
4.2. Результаты гидрофизического эксперимента
4.3. Результаты обработки экспериментальных данных 122.
4.4. Результаты имитационного эксперимента
4.5. Рекомендации по организации измерений........*£»...•
Заключение и выводы
Литература
ЙЬ 'с.':.

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Задача обработки и анализа экспериментальных данных, получаемых при экспедиционных измерениях гидрофизических характеристик неоднородного в пространстве водного объекта, не может быть решена традиционными методами экспериментальной физики. Трудности, возникающие при этом, связаны с нестационарностью рядов измерений, с их неустойчивостью в пространстве и с неполнотой охвата всего пространства, занимаемого изучаемым гидрофизическим объектом. Поэтому в последнее ,время для решения этой задачи привлекаются нетрадиционные методы, опирающиеся в основном на сочетание алгоритмических и модельных средств.
В общем плане применение математических методов для анализа реальных данных о характеристиках процессов в гидрофизическом пространстве включает два этапа. Первый заключается в синтезе математической модели изучаемого явления и ее использование для оценки динамики его параметров. Второй этап связан с разработкой алгоритмических методов перехода от данных экспериментальных измерений к модельной конструкции. Естественным требованием к указанным алгоритмам является их универсальность, простота и интерпретируемость. Поэтому на втором этапе решаются задачи оценки коэффициентов уравнений модели и выявления корреляционных связей между элементами гидрофизического процесса, которые используются в качестве отдельных блоков модели.
В данной работе рассматриваются оба этапа, как фрагменты создаваемой имитационной технологии для комплексного изучения гидрофизических процессов мезомасштабного размера.
Граничные условия на поверхности и дне
du . dv , т~ = А, т-=*;
du , dv
т- = *'„ — = с;
при z = -A (дно).
Исходя из этих уравнений, многие авторы синтезируют модели с различной степенью точности описания отдельных процессов. Известны модели Экмановского типа, одно- и многоуровневые модели. Одной из таких моделей является Принстонская модель океана РОМ, использование которой доступно через сеть интернет (Melsom, 1996: Boukas et al., 1999).
Модель GOTM (General Ocean Turbulence Model) обеспечивает достаточно точную параметризацию процесса вертикального обмена водными массами. Это одномерная модель водной колонки, турбулентная схема в которой описывается совокупностью ее модулей, отражающих взаимодействие различных сил (напряжение ветра, внутренние волны, гравитация).
Предлагаемая в данной работе модель, описанная в гл.2, развивает модель РОМ, дополняя ее структуру блоками взаимодействия гидрофизического объекта с внешней средой не за счет только стандартных граничных условий, сколько за счет введения дополнительных потоков энергии и вещества на границах Q. Развитая имитационная система для мезомаштабного гидрофизического эксперимента (ИСМГЭ ориентирована на взаимодействие с программной средой открытых систем и, в частности, с системой коллективного использования информационных ресурсов, функционирующей в ИРЭ РАН (Крапивин, Олейников, 1998 ).