Математическое моделирование низовых лесных и степных пожаров и их экологических последствий

• Автор: Бурасов, Дмитрий Михайлович
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 162 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Обзор теоретических и экспериментальных результатов исследования низовых лесных и степных пожаров

1.1 Исследования российских ученых.

1.2 Исследования зарубежных ученых.

1.3 Базы данных для математических моделей.

2. Общая физическая модель и физикохимические свойства растительных горючих материалов

2.1 Основные типы лесных и степных горючих материалов и структуры слоев ЛГМ и СГМ

2.2 Основные понятия в теории низовых лесных и степных пожаров

2.3 Общая физическая модель физикохимических процессов в зоне низовых лесных и степных пожаров, результаты физического моделирования этих пожаров
3. Упрощенная математическая модель распространении фронта низовых лесных и степных пожаров
3.1 Равновесная скорость ветра для низовых лесных и степных пожаров
3.2 Математическое моделирование процесса нестационарного одномерного распространения низовых лесных и степных пожаров
3.3 Стационарное распространение фронта низового лесного и степного пожара, с учетом кинетики горения
3.4 Результаты математического моделирования
3.5 Сравнение полученных результатов с данными Э.В. Конева, .. Волокитиной и М.А. Софронова
3.6 Безразмерные характеристики низовых лесных и степных пожаров и определение предельных условий распространения этих пожаров
3.7 Исследования влияния излучения на скорости распространения низовых лесных и степных пожаров
3.8 Влияние собственного ветра на распространение низовых лесных и степных пожаров
4. Математическое моделирование распространения низовых лесных и степных пожаров с учетом двумсрности и нестационарности этих процессов
4.1. Физическая постановка
4.2. Математическая постановка
4.3. Результаты численных расчетов
Заключение
Список используемой литературы


Установлено, что предложенная в работе упрощенная одномерная нестационарная математическая модель позволяет оценить скорость распространения низового лесного и степного пожара с учетом излучения от факела пламени и двухтемпературности среды и определить профили параметров состояния во фронте пожара. Установлено, что как правило, скорость распространения низовых лесных пожаров при действии ветра меньше, чем скорость распространения степных пожаров, вследствие более значительного конвективного теплового потока. Кроме того, зная скорость распространения и направление степных пожаров, можно спрогнозировать конкретное место, докуда дойдет пожар и время, за которое он преодолеет это расстояние, что позволяет планировать проведение противопожарных мероприятий. Достоверность теоретических результатов работы доказана на основе их сравнения с известными экспериментальными данными по низовым лесным пожарам и данными наблюдений за степными пожарами, а также сравнения результатов аналитических формул для определения скорости распространения степных и низовых пожаров с численными результатами. Результаты теоретических исследований, представленных в диссертации, обсуждались и получили признание на международных и региональных конференциях, в том числе на Международной конференции Вычислительные технологии и математическое моделирование в науке, технике и образовании Алматы, Казахстан, г. Международной конференции Вычислительные и информационные технологии в науке, технике и образовании УстьКаменогорск, Казахстан, г. Научнопрактической конференции Аэрозоли Сибири, Томск, г. Научной сессии молодых ученых научнообразовательного центра Физика и химия высокоэнергетических систем Томск, г. ХЫ Международной научной студенческой конференции Студешг и научнотехнический прогресс Новосибирск, г. Международной конференции Сопряженные задачи механики, информатики и экологии ГорноАлтайск, г. Красноярск, г. V Минском международном форуме по тепло и массообмену Минск, г. Всероссийской конференции молодых ученых Наука. Технологии. Инновации. Новосибирск, г. XIII Симпозиуме по горению и взрыву Черноголовка, г. Международной конференции Лесные и степные пожары возникновение, распространение, тушение и экологические последствия Иркутск, г. II Всероссийской конференции молодых ученых Физика и химия высокоэнергетических систем Томск, г. IX Всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике Нижний Новгород, г. По теме диссертации опубликовано 3 тезиса и статей в журналах и сборниках избранных докладов конференций. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. Во введении формулируется цель работы, излагается краткое содержание работы. В главе 1 проведен обзор исследований как российских, так и зарубежных ученых по проблеме распространения природных пожаров, а также приведены данные о биопродуктивности и запасе растительных горючих материалов. В главе 2 в первом разделе 2. В разделе 2. В разделе 2. Третья глава посвящена созданию и решению упрощенных математических моделей низового лесного и степного пожара. В первых двух разделах 3. В разделах 3. В разделе 3. В разделе 3. Влияние собственного ветра на распространение низового лесного и степного пожара показано в разделе 3. В главе 4 представлено математическое моделирование распространения низовых лесных и степных пожаров с учетом двумерности и нестациоиарности этих процессов. В первом разделе 4. В разделе 4. В разделе 4. В заключении сформулированы основные результаты и выводы, полученные на основе настоящей диссертационной работы. Автор считает своим приятным долгом выразить искреннюю благодарность научному руководителю, Заслуженному деятелю науки РФ, проф. Анатолию Михайловичу Гришину за постановки задач, консультирование и обсуждение результатов исследований, доц. В.А. Перминову и доц. А.Ф. Цимбалюку за консультации по вопросу программирования и математического моделирования задачи о нестационарном одномерном распространении степного пожара, а сотрудников кафедры физической и вычислительной механики механикоматематического факультета ТГУ за неоднократное поэтапное обсуждение работы на научных семинарах кафедры.