Моделі і системи аналізу й прогнозування техногенного забруднення прикордонного шару атмосфери

Акименко В.В. Об одном методе итераций для нелинейной нестационарной модели турбулентности b-// Вісник СУДУ.-1998.-N1(11).-c.7-12.

Акименко В.В., Нестеровский В.О., Рушковский И.В. О проведении испытаний работы информационной системы прогнозирования рассеивания атмосферной примеси в локальном масштабе//Вісник СУДУ.-1998.-№4(14).-С.102-107

Акименко В.В. Моделирование загрязнения пограничного слоя атмосферы выбросами на транспорте // Вісник СУДУ.-1999.-№.2(18) -С. 53-60.

Акименко В.В. Принцип максимума и свойство монотонности разностного решения для двухмерного уравнения турбулентной диффузии//Вісник СУДУ.- 1999. - № 3(19) - С.7-10.

Акименко В.В. Моделирование переноса загрязняющих веществ в атмосферном воздухе выбросами на транспортных промплощадках// Збірник наукових праць СУДУ. Технічні науки. - 1999. - С.64-68.

Акименко В.В. О - устойчивости разностных схем в моделях рассеивания атмосферной примеси // Вісник СУДУ.- 1999.-№ 4(20) - С. 75-78.

Ульшин В.А., Акименко В.В. Исследование погрешности моделирования рассеивания атмосферной примеси программными средствами анализа и прогнозирования загрязнения атмосферы//Вісник СУДУ.-1999.-№.6(22)-С.55-61.

Акименко В.В. Нелинейная монотонизация разностных схем повышенного порядка точности для задач прогнозирования загрязнения атмосферы// Вісник СУДУ.-2000.-N9(31).-С.8-15.

Акименко В.В. Краткосрочный прогноз динамики пограничного слоя атмосферы областей Донецкого региона на основе "примитивных" уравнений гидродинамики //Вестник ВУГУ.- сер. Машиностроение.-1996.- С.23-30.

Акименко В.В., Лебединский К.В., Нестеровский В.О., Лобов И.В., Сурженко Д.В.. Информационная система обработки метеоинформации и прогнозирования загрязнения атмосферы в регион. масштабе.- Луганск: Изд-во ВУГУ.-1998. - 32 c.

Ульшин В.А., Акименко В.В., Рамазанов С.К., Сурженко Д.В., Нестеровский В.О. Информационная система обработки метеоинформации и прогнозирования загрязнения атмосферы в локальном масштабе.- Луганск: Изд-во ВУГУ, 1998. - 34 С.

Akimenko V. Maximum principle and nonlinear monotonisation of numerical schemes for parabolic and hyperbolic equations.- Thesis of conference reports "Dynamical systems modelling and stability investigation", Kiev, Kiev University nm. T.Shevshenko, 1999, С.72-73.

Акименко В.В. Разработка многоуровневых иерархических моделей для анализа и прогнозирования техногенного загрязнения погранслоя атмосферы. - Збірка тез доповідей учасників конференції "Системний аналіз та інформаційнй технології", Київ, НТУУ "КПІ".- 2000.- С.14-15.

Ульшин В.А., Акименко В.В., Тарасенко С.А. Разработка моделей и систем оценки и прогнозирования загрязнения пограничного слоя атмосферы. - Збірка тез доповідей учасників конференції "Людина і космос", Дніпропетровськ, ДДУ.- 2000.- С.281.

В.А. Ульшин, В.В. Акименко, С.А. Тарасенко. Разработка информационных систем оценки и прогнозирования загрязнения атмосферного воздуха методами системного анализа.- Збірка тез доповідей учасників конференції "Інформаційні технології в наукі і освіті".-Черкаси, ЧДУ.- 2000.-С. 54.

Акименко В.В., Ульшин В.А. Метод регуляризации для уравнений параболического и эллиптического типов в задаче экологического контроля пограничного слоя атмосферы. - Материалы конференции "Университет и регион".- Луганск: ВУГУ.- 1996.- С.83-84.

Акименко В.В., Ульшин В.А. Применение интегральной теоремы Грина для системы уравнений гидротермодинамики в задаче экологического контроля атмосферы. - Тезисы докладов участников конференции "Автоматизация проектирования и производства изделий в машиностроении". Ч.II.- Луганск, ВУГУ, 1996.-c.68.

АНОТАЦІЇ

Акименко В.В. Модели и системы анализа и прогнозирования техногенного загрязнения пограничного слоя атмосферы. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 01.05.04 - системный анализ и теория оптимальных решений.- Институт космических исследований, Киев, 2001.

Диссертация посвящена системному анализу проблемы оценки, прогнозирования и управления техногенным загрязнением пограничного слоя атмосферы (ПСА), разработке на этой основе методами синтеза интегрированных информационных систем обработки фактических метеорологических и экологических данных, анализа, прогнозирования и принятия управленческих решений по регулированию загрязнения ПСА, позволяющих более точно и эффективно проводить мониторинг экологического состояния атмосферы в мезо- метеорологическом (в пределах региона) и локальном (в пределах города) масштабах.

В диссертации методами системного анализа разработаны обобщенная структурная схема системы анализа, прогнозирования и управления техногенным загрязнением пограничного слоя атмосферы региона, иерархическая проблемосодержащая система и проблеморазрешающие целевые модели-основания систем оценки и прогнозирования загрязнения ПСА в мезо-метеорологическом и локальном масштабах, разработаны уточненные комплексные модели динамики ПСА на основе стационарных моделей крупномасштабных процессов и нестационарных гидродинамических моделей мезо-метеорологических процессов ; разработана теория нелинейной монотонізации разностных схем для уравнений гидродинамики (переноса и турбулентной диффузии) на основе теоремы нелинейного принципа максимума. Как результат- построено свыше десяти монотонных разностных схем - двухслойных и трехслойных, явных и неявных, второго, четвертого, шестого порядков аппроксимации для различных типов уравнений. На основе нелинейной теории монотонизации, методов переменных направлений, метода объемного потенциала и разработанных кубатурных формул для кратных гиперсингулярных интегралов разработаны новые, более эффективные, устойчивые численные методы решения расщепленных "неупрощенной", "неупругой" систем уравнений гидротермодинамики ; на основе доказанной теоремы принципа максимума для семейства квазилинейных многослойных разностных схем разработан корректный итерационный алгоритм для нелинейной задачи турбулентности "b-" и новые, более эффективные численные методы решения комплекса прикладных задач по моделированию процесса распространения атмосферной примеси.

Методами системного анализа разработаны комплексные критерии оценки и прогнозирования техногенного загрязнения ПСА, прогнозирования экологически неблагоприятных атмосферных процессов на основе данных моделирования динамики ПСА и процессов рассеивания примеси, математическая модель и структурная схема системы принятия управленческих решений в условиях смешанной информации для распределенных мониторинговых систем, с учетом особенностей работы РЦЭМ Украины.

На основе математических методов системного анализа, моделирования многоуровневых иерархических систем решена математическая задача оптимального управления - построена структурная схема двухуровневой системы управления, распределены полномочия (группы управляющих параметров) между уровнями системы, разработаны стратегии оптимального управления на множестве кусочно-постоянных функций для каждого уровня. Проведен синтез информационных систем анализа и прогнозирования загрязнения ПСА стационарными источниками выбросов в мезо- метеорологическом и локальном масштабах, разработаны модели - структурные схемы и на их основе созданы прикладные интегрированные информационные системы, позволяющие в полном объеме решать прикладные задачи структурных подразделений региональных центров экологического мониторинга Украины.

Достоверность полученных в диссертации результатов основана на использовании научных методов системного анализа, физически обоснованных математических моделей ПСА и процессов распространения атмосферных примесей, корректной постановке начально-краевых задач, строгом математическом доказательстве теорем, используемых при разработке новых численных методов, доскональном исследовании разработанных алгоритмов и методов на многовариантных тестовых заданиях, сопоставлении расчетов с теоретическими и экспериментальными данными, расчетами по другим методикам.

Ключевые слова: системный анализ, принятие решений в условиях неопределенности, многоуровневые иерархические системы управления, синтез информационных систем, анализ и прогнозирование техногенного загрязнения, пограничный слой атмосферы, мезо-метеорологический прогноз, уравнения гидротермодинамики, уравнения турбулентной диффузии и переноса, нелинейные монотонные разностные схемы, математическое моделирование.

Акіменко В.В. Моделі і системи аналізу й прогнозування техногенного забруднення прикордонного шару атмосфери. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 01.05.04 - "Системний аналіз і теорія оптимальних рішень".- Інститут космічних досліджень, Київ, 2001.

Дисертація присвячена системному аналізу проблеми оцінки, прогнозування і управління техногенним забрудненням прикордонного шару атмосфери (ПША) у мезо-метеорологічному і локальному масштабах і синтезу на цієї основі інформаційних систем аналізу, прогнозування й управління техногенним забрудненням ПША. У дисертації розроблені узагальнена структурна схема системи аналізу, прогнозування і управління техногенним забрудненням ПША регіону, проблемна система, цільові моделі-підстави забруднення ПША у мезо- і локальному масштабах, і на їх основі моделі-структурні схеми, принципи, математичні моделі і засоби, програмні засоби, на основі яких створені інтегровані інформаційні системи обробки фактичної інформації, аналізу й прогнозування техногенного забруднення ПША регіону (мезо-метеорологічний масштаб) і його великих промислових центрів (локальний масштаб) крупними стаціонарними джерелами викидів, математична модель і структурна схема системи прийняття управлінських рішень в умовах змішаної інформації для розподілених моніторингових систем, з урахуванням особливостей роботи РЦЕМ України. На основі математичних засобів системного аналізу, моделювання багаторівневих ієрархічних систем вирішена математична задача оптимального управління - побудована структурна схема дворівневої системи управління, розподілено повноваження (групи керуючих параметрів) між рівнями системи, розроблено стратегії оптимального управління для кожного рівня. Основні результати роботи знайшли практичне застосування в розробці нових, більш ефективних інформаційних систем прогнозування екологічного стану прикордонного шару атмосфери в локальному й регіональному масштабах, побудові короткострокового мезо-метеорологічного прогнозу, розробці нових, удосконалених засобів моделювання процесів розсіювання атмосферної домішки.

Ключові слова: системний аналіз, прийняття рішень в умовах невизначеності, багаторівневі ієрархічні системи управління, синтез інформаційної системи, аналіз і прогнозування техногенного забруднення, прикордонний шар атмосфери, мезо-метеорологічний прогноз, рівняння гідротермодинаміки, рівняння турбулентної дифузії, нелінійні монотонні різницеві схеми, математичне моделювання.

Акimеnко V.V. Models and systems of analysis and forecasting of an technogenic pollution of atmosphere boundary layer.- Manuscript.

The dissertation for a doctor degree in speciality 01.05.04 - system analysis and theory of optimal solution.- Institute of space research, Kyiv, 2001.

The dissertation is devoted to system analysis of the problem estimation, forecasting and operating of an technogenic pollution of atmosphere boundary layer (ABL) in meso- and local scales and synthesis of information systems of the analysis, forecasting and operating of an technogenic pollution of ABL.

In work the generalised structure of system of the analysis, forecasting and management of an technogenic pollution of region ABL are developed, the problem systems, purpose-models of systems of estimation and forecasting of an technogenic pollution of ABL, mathematical models and methods, software are developed, the general concept, on the basis of which integrated computer aided systems of processing of the meteorological information are synthesised.

Mathematical model and structure of support decisions system in conditions of the mixed information for distributed monitoring systems, in view of peculiarities of practice work in Ukraine, are developed.

On the basis of mathematical methods of the system analysis, modeling of multilevel hierarchical systems a mathematical problem of optimum control is developed the structure diagram of a two-level control system, powers (group of managing parameters) between levels of system are distributed, the strategy of optimum control for each level are developed.

Basic results of work was found practical application in development of new more effective information systems of forecasting of an ecological condition of atmosphere boundary layer in local and regional scales, by constructions short-term meso- meteorological of the forecast, development new, advanced methods of modeling of processes dispersion of an atmospheric tracers.

Key words: system analysis, decisions support system in conditions of indefiniteness, multilevel hierarchical control systems, synthesis of information system, analysis and forecasting of an technogenic pollution, atmosphere boundary layer, the meso- meteorological forecast, equations of hydrothermodynamics, turbulence diffusion equation, non-linear monotonous difference schemes, mathematical modeling.

Размещено на Allbest.ru