Параллельное моделирование распространения загрязнений окружающей среды при автоматизации проектирования энергетических и муниципальных объектов

• Автор: Пекунов, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 05.13.12, 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 161 с. : ил

1.1. Обзор моделей, применяемых для оценки уровней загрязнений

1.2. Определение общих требований к математической модели.

1.3. Основные уравнения модели

1.4. Выбор модели турбулентности

1.5. Численные методы.

1.6. Особенности реализации выбранных численных методов для областей сложной формы

Выводы к первой главе.

Глава 2. Распараллеливание вычислений

2.1. Распараллеливание вычислений при интегрировании динамических уравнений.

2.2. Распараллеливание вычислений при интегрировании уравнений химической кинетики

2.3. Выбор программных средств распараллеливания

2.4. Общий алгоритм вычислений и обменов данными
2.5. Краткое описание разработанного программного кода
2.6. Анализ эффективности алгоритма балансировки загрузки процессоров.
2.7. Исследование общей эффективности распараллеливания.
Выводы ко второй главе
Глава 3. Имитаторы многопроцессорной системы XI
3.1. Общие принципы построения имитаторов.я.
3.2. Одномашинный имитатор XI
3.3. Сетевой имитатор XI
Выводы к третьей главе.
Глава 4. Численные эксперименты по моделированию распространения загрязнений
4.1. Моделирование распространения загрязнений на перекрестке улиц.
4.1.1. Постановка эксперимента
4.1.2. Обсуждение результатов эксперимента
4.2. Моделирование распространения загрязнений в окрестности предприятия.
4.2.1. Постановка эксперимента
4.2.2. Обсуждение результатов эксперимента
4.3. Рекомендации по применению результатов работы в САПР энергетических предприятий и объектов
городской застройки
Выводы к четвертой главе.
Заключение ФФФФФШФФФФФФФФФФФФФФФФФФШФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФШФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФФ
Библиографический список
Введение


Получены результаты численного моделирования в параллельном режиме процессов образования и распространения смога на перекрестке улиц большого города и распространения промышленных газопылевых выбросов в окрестности предприятия с учетом множества факторов тепла, молекулярной вязкости, турбулентности, слабой сжимаемости среды, химической кинетики. Даны рекомендации по применению результатов диссертации в САПР энергетических предприятий и САПР объектов городской застройки. Приведен пример итерационной процедуры поиска оптимального места размещения ТЭС с помощью разработанной подсистемы точной автоматизированной оценки предполагаемых уровней загрязнений. Математическая модель процессов распространения газообразных и пылевых загрязнений в воздушной среде большого города и в окрестности энергетического предприятия. Методика выбора метода распараллеливания. Алгоритм балансировки загрузки процессоров. Принципы построения сетевых имитаторов многопроцессорной вычислительной системы X. Материалы диссертации докладывались на следующих конференциях и семинарах II Международном симпозиуме Математическое моделирование экологических процессов Иваново, II Всероссийской научнбй конференции Высокопроизводительные вычисления и их приложения Черноголовка, Международной научнотехнической конференции Состояние и перспективы развития электротехнологий X Бенардосовские чтения Иваново, VIII Всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике Пермь, IV Всероссийской научной iконференции Компьютерное и математическое моделирование в естественных и технических науках Тамбов, семинаре в Институте прикладной математики имени М. В. Келдыша, РАН мая . По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка из наименований. Глава 1. САПР энергетических предприятий и объектов городской застройки определение численных методов и особенностей их реализации для расчетных областей сложной формы. Поставим следующие задачи провести обзор моделей, применяемых для моделирования распространения загрязнений выработать требования к модели сформировать модель и определить численные методы определить особенности алгоритмической реализации выбранных методов. Обзор моделей, применяемых для оценки уровней загрязнений
В САПР энергетических предприятий, объектов городской застройки, автомобильных дорог при анализе проектных решений для оценок предполагаемых уровней загрязнений наиболее часто применяются расчетные модули, использующие простые методики, указанные в действующих нормативных документах методика ОНД, рекомендации по учету требований по охране окружающей среды, см. Иногда применяются несколько более сложные модели например, эйлеровые, характеризующиеся незначительным объемом вычислений, но при этом не обладающие высокой точностью. Часто используются стандартные программы расчета уровней загрязнений, такие как Призма , Эколог, Модульный ЭКОрасчет . Возможно примене
ние геоинформационных систем ГИС , , где, обычно, применяются достаточно простые модели. Разумеется, в подобных случаях должна использоваться экспертная оценка , но и тогда существует определенная вероятность ошибки. В то же время цена ошибки может быть очень велика. Например, ошибка в выборе места расположения энергетическоV. I телей будет попадать в жилую зону города. Неудачная планировка построек в
городе например, наличие глубоких улиц ущелий может привести к тому, что в безветренную погоду выбросы автотранспорта будут плохо рассеиваться, возможно протекание химических реакций, приводящих к образованию вторичных загрязнителей, смога. Необходимо повышение качества принимаемых проектных решений за счет использования более сложных и совершенных моделей, позволяющих поднять точность оценки предполагаемых уровней загрязнений. С этой целью рассмотрим существующие подходы к моделированию экологических процессов в воздушной среде, отличающиеся как по виду моделей, так и по количеству учитываемых в них факторов. Модели системной динамики обычно используются для моделирования различных экологических ситуаций на уровне города, страны или планеты в целом, давая скорее качественную картину. Возможность применения таких моделей для получения точных значений концентраций загрязнений в конкретных точках является достаточно сомнительной.