Об одной КА-модели процесса передачи тепла в ограниченной области разнородной подстилающей поверхности
УДК
536.2:004.94DOI:
https://doi.org/10.31429/vestnik-18-1-63-70Аннотация
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 задачаИнформация о финансировании
Работа выполнена при поддержке РФФИ и администрации Краснодарского края (19-41-230005).
Библиографические ссылки
- 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. [Perminov, V.A. Matematicheskoe modelirovanie vozniknoveniya i rasprostraneniya verhovyh lesnyh pozharov v osrednennoj postanovke [Mathematical modeling of the occurrence and distribution of riding forest fires in the averaged setting]. Journal of technical physics, 2015, vol. 85, iss. 2, pp. 24–30. (In Russian).]
- Асылбаев Н.А. Математическое моделирование распространения степного пожара // Компьютерные исследования и моделирование. 2010. Т. 2. № 4. С. 377–384. [Asylbaev, N.A. Matematicheskoe modelirovanie rasprostraneniya stepnogo pozhara [Mathematical modeling of the spread of steppe fire]. Computer Research and Modeling, 2010, vol. 2, no. 4, pp. 377–384. (In Russian).]
- Баровик Д.В., Таранчук В.Б. Алгоритмические основы построения компьютерной модели прогноза распространения лесных пожаров // Фундаментальные науки. Информатика. 2011. № 12. С. 51–56. [Barovik, D.V., Taranchuk, V.B. Algoritmicheskie osnovy postroeniya komp'yuternoj modeli prognoza rasprostraneniya lesnyh pozharov [Algorithmic foundations for constructing a computer model for predicting the spread of forest fires]. Fundamental Sciences. Informatics, 2011, no. 12, pp. 51–56. (In Russian).]
- 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. [Aloyan, A.E., Harutyunyan, V.O. Modelirovanie dinamiki aerozolej i formirovaniya oblachnosti pri lesnyh pozharah [Modeling the dynamics of aerosols and the formation of clouds during forest fires]. Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation, 2008, no. 3, pp. 5–19. (In Russian).]
- 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.
- 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.
- Finney M.A. FARSITE: Fire Area Simulator // Model Development and Evaluation. USDA For. Serv. Res. Pap. RMRS-RP-4. 1989.
- 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.
- 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. [Rudnickij, V.N., Mel'nikova, E.A., Pustovit, M.O. Rasparallelivanie i optimizaciya vypolneniya raschetov processa razvitiya pozhara na osnove trekhmernyh kletochnyh avtomatov [Parallelization and optimization of the calculations of the process of fire development based on three-dimensional cellular automata]. Vektornauki TGU [Vector science TSU], 2014, no. 1, pp. 22–26. (In Russian).]
- Trunfio G.A. Predicting wildfire spreading through a hexagonal cellular automata model // Lecture Notes in Computer Science. 2004. Vol. 3305. P. 385–394.
- 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. [Pavlova, A.V., Rubtsov, S.E., Rodionov, P.R. Ispol'zovanie kletochno-avtomatnyh modelej v issledovanii rasprostraneniya pozhara pri razlive nefteproduktov na poverhnosti pochv [The use of cellular automata models in the study of the spread of fire during the spill of oil products on the soil surface]. Zashchita okruzhayushchej sredy v neftegazovomkomplekse [Environmental Protection in the Oil and Gas Complex], 2020, no. 1, pp. 54–59. (In Russian).]
- 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. [Gladskoy, I.B., Pavlova, A.V., Rubtsov, S.E. K modelirovaniyu rasprostraneniya prirodnyh pozharov s ispol'zovaniem GIS-tekhnologij [On modeling the spread of wildfires using GIS technologies]. Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation, 2019, vol. 16, no. 4, pp. 13–21. (In Russian)]
- Бобков С.П., Чернявская А.С. Моделирование нелинейной теплопроводности дискретными методами // Вестник ИГЭУ. 2018. Вып. 3. С. 64–70. [Bobkov, S.P., CHernyavskaya, A.S. Modelirovanie nelinejnoj teploprovodnosti diskretnymi metodami [Modeling of nonlinear thermal conductivity by discrete methods]. Vestnik ISEU. 2018. iss. 3, pp. 64–70.]
- Сафонов М.А., Вакуров А.Д. Огонь в лесу. Новосибирск: Наука, 1981. 128 с. [Safonov, M.A., Vakurov, A.D. Ogon' v lesu [Fire in the forest]. Nauka, Novosibirsk, 1981. (In Russian)]
Скачивания
Данные по скачиваниям пока не доступны.
Загрузки
Даты
Поступила в редакцию
26 февраля 2021
Принята к публикации
13 марта 2021
Публикация
30 марта 2021
Как цитировать
[1]
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, pp. 63–70. DOI: 10.31429/vestnik-18-1-63-70
Лицензия
Copyright (c) 2021 Павлова А.В., Рубцов С.Е., Широглазов А.В.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
