Об одной КА-модели процесса передачи тепла в ограниченной области разнородной подстилающей поверхности

Авторы

  • Павлова А.В. Кубанский государственный университет, Краснодар, Russian Federation
  • Рубцов С.Е. Кубанский государственный университет, Краснодар, Russian Federation
  • Широглазов А.В. Кубанский государственный университет, Краснодар, Russian Federation

УДК

536.2:004.94

DOI:

https://doi.org/10.31429/vestnik-18-1-63-70

Аннотация

В работе описана КА-модель процесса теплопередачи на участке разнородной подстилающей поверхности в результате локального мгновенного воспламенения.

Плоская область подстилающей поверхности представлена в виде массива клеток одинакового размера. В качестве характеристики состояния принимается разность температур подстилки и окружающей среды. Задаются начальные состояния клеток рассматриваемого массива (распределение температур). Некоторая клетка поджигается мгновенным импульсом. Рассмотрен детерминированный клеточный автомат. В дискретные моменты времени изменение состояний клеток массива происходит синхронно согласно локальным функциям переходов, которые зависят от текущего состояния самой клетки и состояния ее четырех соседей. Предусмотрена возможность учета влияния температуры на теплофизические свойства подложки.

Представленные примеры работы клеточного автомата имитируют процесс горения на начальном этапе. Результаты работы клеточно-автоматной модели качественно соответствуют физическим представлениям о протекании рассматриваемых процессов и позволяют создавать визуальную картину эволюции температурного профиля выбранного участка подстилающей поверхности.

Ключевые слова:

разнородная подложка, теплопроводность, клеточно-автоматное моделирование, детерминированный КА, квазилинейная задача

Финансирование

Работа выполнена при поддержке РФФИ и администрации Краснодарского края (19-41-230005).

Информация об авторах

Алла Владимировна Павлова

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

e-mail: pavlova@math.kubsu.ru

Сергей Евгеньевич Рубцов

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

e-mail: rub_serg@mail.ru

Александр Владимирович Широглазов

студент магистратуры кафедры математического моделирования Кубанского государственного университета

e-mail: shiroglazov.a@bk.ru

Библиографические ссылки

  1. Перминов В.А. Математическое моделирование возникновения и распространения верховых лесных пожаров в осредненной постановке // Журнал технической физики. 2015. Т. 85, Вып. 2. С. 24–30.
  2. Асылбаев Н.А. Математическое моделирование распространения степного пожара // Компьютерные исследования и моделирование. 2010. Т. 2. № 4. С. 377–384.
  3. Баровик Д.В., Таранчук В.Б. Алгоритмические основы построения компьютерной модели прогноза распространения лесных пожаров // Фундаментальные науки. Информатика. 2011. № 12. С. 51–56.
  4. Алоян А.Е., Арутюнян В.О. Моделирование динамики аэрозолей и формирования облачности при лесных пожарах // Экологический вестник Черноморского экономического сотрудничества. 2008. № 3. С. 5–19.
  5. Kourtz P.H., O'Regan W.G. A model for a small forest fire to simulate burned and burning areas for use in a detection model // Forest Science. 1971. Vol. 17. Iss. 2. P. 163–169.
  6. Alexandridis A. et al. A cellular automata model for forest fire spread prediction: The case of the wildfire that swept through Spetses Island in 1990 // Applied Mathematics and Computation. 2008. Vol. 204. Iss. 1. P. 191–201.
  7. Finney M.A. FARSITE: Fire Area Simulator // Model Development and Evaluation. USDA For. Serv. Res. Pap. RMRS-RP-4. 1989.
  8. Freire J.G., DaCamara C.C. Using cellular automata to simulate wildfire propagation and to assist in fire management // Natural Hazards and Earth Systems Sciences. 2019. Vol. 19. P. 169–179.
  9. Рудницкий В.Н., Мельникова Е.А., Пустовит М.О. Распараллеливание и оптимизация выполнения расчетов процесса развития пожара на основе трехмерных клеточных автоматов // Вектор науки ТГУ. 2014. № 1. С. 22–26.
  10. Trunfio G.A. Predicting wildfire spreading through a hexagonal cellular automata model // Lecture Notes in Computer Science. 2004. Vol. 3305. P. 385–394.
  11. Павлова А.В., Рубцов С.Е., Родионов П.Р. Использование клеточно-автоматных моделей в исследовании распространения пожара при разливе нефтепродуктов на поверхности почв // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2020. № 1. С. 54–59.
  12. Гладской И.Б., Павлова А.В., Рубцов С.Е. К моделированию распространения природных пожаров с использованием ГИС-технологий // Экологический вестник Черноморского экономического сотрудничества. 2019. Т. 16, № 4. С. 13–21.
  13. Бобков С.П., Чернявская А.С. Моделирование нелинейной теплопроводности дискретными методами // Вестник ИГЭУ. 2018. Вып. 3. С. 64–70.
  14. Сафонов М.А., Вакуров А.Д. Огонь в лесу. Новосибирск: Наука, 1981. 128 с.

Загрузки

Выпуск

Раздел

Физика

Страницы

63-70

Отправлено

2021-02-26

Опубликовано

2021-03-30

Как цитировать

Павлова А.В., Рубцов С.Е., Широглазов А.В. Об одной КА-модели процесса передачи тепла в ограниченной области разнородной подстилающей поверхности // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2021. Т. 18, №1. С. 63-70. DOI: https://doi.org/10.31429/vestnik-18-1-63-70

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

1 2 3 4 > >>