Клеточно-автоматное моделирование диффузии многокомпонентных примесей

Авторы

  • Рубцов С.Е. Кубанский государственный университет, Краснодар, Российская Федерация
  • Павлова А.В. Кубанский государственный университет, Краснодар, Российская Федерация
  • Олейников А.С. Кубанский государственный университет, Краснодар, Российская Федерация

УДК

510.67:554

Аннотация

Работа посвящена клеточно-автоматному (КА) моделированию диффузионно-реакционных процессов многокомпонентных примесей. Построены пространственные КА-модели следующих сценариев рассеяния и трансформации примесей: независимое распространение составляющих многокомпонентной загрязняющей примеси, поглощение одного вещества другим (модель нейтрализации загрязнителей), появление нового вещества в результате взаимодействия двух исходных (модель химической реакции). Для проведения компьютерных экспериментов и анализа результатов создано приложение, реализующее разработанные модели, воспроизводящие пространственно-временное распределение концентрации газовых примесей и формирование вторичного загрязнителя из газов-предшественников.

Ключевые слова:

клеточно-автоматная модель, рассеяние примеси, взаимодействие загрязнителей, трансформация

Информация о финансировании

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ и Администрации Краснодарского края 16-41-230175_а.

Информация об авторах

  • Сергей Евгеньевич Рубцов

    канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры математического моделирования Кубанского государственного университета

  • Алла Владимировна Павлова

    д-р физ.-мат. наук, доцент профессор кафедры математического моделирования Кубанского государственного университета

  • Александр Сергеевич Олейников

    студент кафедры математического моделирования Кубанского государственного университета

Библиографические ссылки

  1. Марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. М.: Наука, 1982. 320 с. [Marchuk G.I. Matematicheskoe modelirovanie v probleme okruzhajushhej sredy [Mathematical modeling in environmental problem]. Moscow, Nauka Pub., 1982, 320 p. (In Russian).]
  2. Алоян А.Е. Моделирование динамики и кинетики газовых примесей и аэрозолей в атмосфере. М.: Наука, 2008. 415 с. [Aloyan A.E. Modelirovanie dinamiki i kinetiki gazovyh primesej i aehrozolej v atmosphere [Modeling of dynamics and kinetics of gas impurities and aerosols in the atmosphere]. Moscow, Nauka Pub., 2008. 415 p. (In Russian)]
  3. Алоян А.Е., Пискунов В.Н. Моделирование региональной динамики газовых примесей и аэрозолей // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2005. Т. 41, № 3. С. 328-340. [Aloyan A.E., Piskunov V.N. Modelirovanie regional'noj dinamiki gazovyh primesej i aehrozolej [Modeling of regional dynamics of gas impurities and aerosols]. Izvestia RAN. Fizika atmosfery i okeana [Bull. of Russian Academy of Science. Atmospheric and ocean physics], 2005, vol. 41, no. 3, pp. 328-340. (In Russian)]
  4. Пискунов В.Н. Теоретические модели кинетики формирования аэрозолей. Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2000. 209 с. [Piskunov V.N. Teoreticheskie modeli kinetiki formirovaniya aehrozolej [Theoretical models of aerosol formation kinetics]. Sarov, RFYAC-VNIIEHF, 2000, 209 p. (In Russian)]
  5. Фон Нейман Дж. Теория самовоспроизводящихся автоматов. М.: Мир, 1971. 384 с. [Fon Nejman Dzh. Teorija samovosproizvodjashhihsja avtomatov [The theory of self-reproducing automatas]. Moscow, Mir Pub., 1971, 384 p. (In Russian)]
  6. Toffoli Т. Cellular Automata as an Alternative to rather than approximation of Differential Equations in Modeling Physics // Physica D. 1984. Vol. 10. P. 117-127.
  7. Toffolli T., Margolus N. Cellular Automata Machines. MIT Press, 1987. 279 p.
  8. Weimar J. Cellular automata for reaction-diffusion systems // Parallel Computing. 1997. Vol.23. No. 11. P. 1699-1715.
  9. Ванаг Г.К. Диссипативные структуры в реакционно-диффузионных системах. Эксперимент и теория. Ижевск: ИКИ, 2008. 300 c. [Vanag V.K. Dissipativnye struktury v reakcionno-diffuzionnyh sistemah. Jeksperiment i teorija [Dissipative structures in reaction-diffusion systems. Experiment and Theory]. Izhevsk, IKI pub., 2008, 300 p. (In Russian)]
  10. Boccara N. Reaction-Diffusion complex systems. Berlin: Springer, 2004. 397 p.
  11. Bandman O. Parallel simulation of asynchronous cellular automata evolution // Proc. of 7th International Conference on Cellular Automata, for Research and Industry (ACRI 2006). 2016. Vol. 4173 of LNCS. Springer. P. 41-47.
  12. Bandman O.L. A method for construction of cellular automata simulating pattern formation processes // Theoretical background of applied discrete mathematics. 2010. No. 4. P. 91-99.
  13. Kalgin K.V. Comparative study of parallel algorithms for asynchronous cellular automata simulation on different computer architectures // Proc. of ACRI-2010, LNCS 6350. Springer, 2010. P. 399-408.
  14. Рубцов С.Е., Павлова А.В., Савенков С.И. О клеточно-автоматных моделях конвекционно-диффузионных процессов примесей // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2016. № 2. С. 62-68. [Rubtsov S.E., Pavlova A.V., Savenkov S.I. O kletochno-avtomatnyh modelyah konvekcionno-diffuzionnyh processov primesej [About cellular-automatic models of convection-diffusion processes of substances]. Jekologicheskij vestnik nauchnyh centrov Chernomorskogo jekonomicheskogo sotrudnichestva [Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation], 2016, no. 4, pp. 62-68. (In Russian)]
  15. Рубцов С.Е. Павлова А.В. Клеточно-автоматные модели диффузионно-реакционных процессов многокомпонентных примесей // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2016. № 6. С. 55-60. [Rubtsov S.E., Pavlova A.V. Kletochno-avtomatnye modeli diffuzionno-reakcionnyh processov mnogokomponentnyh primesej [Cellular-automata models of diffusion-reaction processes of multicomponent impurities]. Zashhita okruzhajushhej sredy v neftegazovom komplekse [Environmental protection in the oil and gas sector], 2017, no. 6, pp. 55-60. (In Russian)]
  16. Бандман О.Л. Инварианты клеточно-автоматных моделей реакционно-диффузионных процессов // Прикладная дискретная математика. 2012. № 3(17). С. 108-120. [Bandman O.L. Invarianty kletochno-avtomatnyh modelej reakcionno-diffuzionnyh processov [Invariants Cellular Automaton models of reaction-diffusion processes]. Prikladnaja diskretnaja matematika [Applied discrete mathematics], 2012, no. 3(17), pp 108-120. (In Russian)]
  17. Бабешко В.А., Зарецкая М.В., Евдокимова О.В., Павлова А.В., Бабешко О.М., Круглякова О.П., Курилов П.И., Тереножкин А.М., Гендина И.В. Оценка влияния вулканических и природно-технологических загрязнений на экосистему Азовского моря // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2010. № 9. С. 6-12. [Babeshko V.A., Zaretskaya M.V., Evdokimova O.V., Pavlova A.V., Babeshko O.M., Kruglyakova O.P., Kurilov P.I., Terenozhkin A.M., Gendina I.V. Ocenka vlijanija vulkanicheskih i prirodno-tehnologicheskih zagrjaznenij na jekosistemu Azovskogo morja [Assessing the impact of volcanic and natural-technological pollution on the ecosystem of the Sea of Azov]. Zashhita okruzhajushhej sredy v neftegazovom komplekse [Environmental protection in the oil and gas sector], 2010, no. 9, pp. 6-12. (In Russian).]

Скачивания

Данные по скачиваниям пока не доступны.

Загрузки

Выпуск

№ 4 (2017): Выпуск 1

Страницы

86-93

Раздел

Физика

Даты

Поступление

12 декабря 2017

После доработки

15 декабря 2017

Публикация

25 декабря 2017

Как цитировать

[1]
Рубцов, С.Е., Павлова, А.В., Олейников, А.С., Клеточно-автоматное моделирование диффузии многокомпонентных примесей. Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества, 2017, № 4, pp. 86–93.

Лицензия

Copyright (c) 2017 Рубцов С.Е., Павлова А.В., Олейников А.С.

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Похожие статьи

1-10 из 200

Вы также можете начать расширеннвй поиск похожих статей для этой статьи.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

1 2 3 4 5 > >>