Математическое моделирование распространения радиоактивных веществ в воздушной среде в районах объектов энегетики
Диссертация
Поскольку моделирование распространения радионуклидов сопровождается искусственными ограничениями, накладываемыми моделью, влияющих на эффективность и достоверность модели, связанных с неполным и, возможно, не вполне достоверным набором сведений об источнике радиоактивности, ограниченным запасом расчётного времени. Поэтому прогнозирование являет собой компромисс между недостатком времени (или… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАДИОАКТИВНОГО РАССЕИВАНИЯ В АТМОСФЕРЕ
- 1. 1. Описание дисперсного распространения радионуклидов в атмосфере
- 1. 1. 1. Структура модели распространения радионуклидов в воздухе
- 1. 1. 2. Особенности использования моделей радионуклидного загрязнения
- 1. 1. 3. Описание процессов распространения на основе метеорологических данных
- 1. 2. Классификация моделей распространения радионуклидов в атмосфере
- 1. 2. 1. Эйлеровы и лагранжевы модели
- 1. 2. 2. Пространственная классификация моделей распространения радионуклидов
- 1. 2. 3. Классификация распространенных моделей радиоактивного загрязнения атмосферы
- 1. 3. Постановка задачи распространения радионуклидов в атмосфере
- 1. 3. 1. Общее описание атмосферной транспортно-диффузионной модели
- 1. 3. 2. Наблюдаемые метеорологические данные
- 1. 3. 3. Диагностическая модель формирования поля ветра
- 1. 3. 4. Модель конвекции-диффузии-распада радионуклидов с учетом влажного осаждения
- 1. 1. Описание дисперсного распространения радионуклидов в атмосфере
- 2. 1. Используемые понятия и результаты теорий линейных операторов и разностных схем
- 2. 2. Попеременно-треугольные кососимметричные разностные схемы
- 2. 3. Сравнение попеременно-треугольной кососимметричной разностной схемы с треугольной кососимметричной и явной схемой на примере трехмерной динамической задачи конвекции-диффузии
- 2. 3. 1. Постановка модельной задачи
- 2. 3. 2. Конечно-разностная аппроксимация уравнения
- 2. 3. 3. Аппроксимация краевых условий
- 2. 3. 4. Результаты численного сравнения устойчивости и точности решения краевой задачи кососимметричными разностными схемами и явной схемой
- 3. 1. Описание вычислительных экспериментов радиоактивного загрязнения района Волгодонской АЭС
- 3. 2. Пространственная декомпозиция расчётной области в реализации кососимметричных схем на многопроцессорных ВС с распределенной памятью
- 3. 2. 1. Применение красно-черного разбиения в декомпозиции расчётной области и нумерации узлов
- 3. 2. 2. Оценка эффективности параллельного алгоритма транспортно-диффузионной модели
- 3. 3. Вычислительный эксперимент оперативного прогнозирования загрязнения воздушной среды
- 3. 4. Вычислительный эксперимент краткосрочного прогнозирования загрязнения воздушной среды
Список литературы
- Амосов А.А., Дубинский Ю. А., Копченова Н. В. Вычислительные методы для инженеров: Учеб. пособие. М.: Высш. шк., 1994. — 544 с.
- Баландин М.Ю., Шурина Э. П. Метод решения СЛАУ большой размерности. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. — 70 с.
- Бахвалов Н.С., Жидков И. П., Кобельков Г. М. Численные методы. — М.: «Бином», 2004.-636с.
- Березин КС., Жидков Н. П. Методы вычислений, т.2 М: ФИЗМАТЛИТ, 1959, — 620с.
- Берковский Б.М., Полевиков В. К. Вычислительный эксперимент в конвекции. —Минск: Университетское, 1988. — 167 с.
- Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. — 272 с.
- Берлянд М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1975. — 448 с.
- Букатов А. А., Дацюк В. И., Жегуло А. И. Программирование многопроцессорных вычислительных систем. Ростов-на-Дону. Изд-во ООО «ЦВВР», 2003. — 208с.
- Воеводин В.В. Вычислительная математика и структура алгоритмов. — М: Изд-во МГУ, 2006. 112 с.
- Гантмахер Ф. Р. Теория матриц. — М.: Наука, 1966, — 576с.
- Годунов С.К., Забродин А. В. Численное решение многомерных задач газовой динамики — М.: Наука, 1976. — 400 с.
- П.Даугавет И. К Теория приближенных методов. Линейные уравнения. 2-е изд., перераб. и доп. — СПб.: БХВ-Петербург, 2006. — 288 е.
- Калиткин Н.И. Численные методы. М.: Наука, 1978. — 512 с.
- Коваленко А.Н. Энергофизический мониторинг. Учебное пособие. — СПБ., ИТМО, 2005. 88 с.
- Крукиер JI.A. О некоторых способах построения оператора в неявных двухслойных итерационных схемах, обеспечивающего их сходимость в случае диссипативного оператора А. II Изв. вузов, Матем. — № 5. — 1983. — С.41−47.
- Крукиер JI.A., Зубов В. Н., Субботина Т. Н. Решение стационарной задачи конвекции-диффузии с преобладающей конвекцией на треугольной и квадратной сетках // Сборник трудов XII Всероссийской школы-семинара
- Современные проблемы математического моделирования", Ростов-на-Дону: РГУ, 2007. С. 166−175
- Крукиер Л.А., Муратова Г. В., Субботина Т. Н. Эффективные разностные схемы решения нестационарного уравнения конвекции-диффузии // Мат. моделирование. 2005 — Т. 17, № 12 — С. 80−86.
- Крукиер Л.А., Субботина Т. Н. Математические модели и численные методы Ростов-на-Дону: Изд. РГУ, 2003. — 57 с.
- Маркус М., Мипк X. Обзор по теории матриц и матричных неравенств. — М.: Наука, 1972.-232с.
- Марчук Г. И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. — М.: Наука, 1982. 320 с
- Монин А. С, Яглом A.M. Статистическая гидромеханика. 4.1 — М.: Наука, 1965.-640 с.
- Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости: Пер с англ. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 152 с.
- Ъ2.Пененко В. В. Методы численного моделирования атмосферных процессов. Л: Гидрометеоиздат, 1981. — 352 с.
- ЪЪ.Пененко В. В., Алоян А. Е. Модели и методы для задач охраны окружающей среды. -М.: Наука, 1985. —240с.
- Попов Ю.П., Самарский А. А. Вычислительный эксперимент. — М.: Знание, 1983. —64с.
- Поттер Д. Вычислительные методы в физике. — М: Мир, 1975. 392с.
- Ъв.Роуч 77. Вычислительная гидродинамика. Перевод с английского. М.:Мир, 1980.-616 с.
- Самарский А.А. Математическое моделирование и вычислительный эксперимент. // Вестник АН СССР. — 1979. — № 5. — С.3819.
- ЪЪ.Самарский А. А., Михайлов А. 77. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. 2-е изд., испр. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. — 320с.
- ЪЪ.Самарский А. А., Вабищевич П. Н. Численные методы решения задач конвекции-диффузии. — М.: Изд. УРСС, 1998. —272с.
- Самарский А.А., Вабищевич П. Н., Матус 77.77. Разностные схемы с операторными множителями. —Минск: ЦОТЖ, 1998. —442с.
- Самарский А.А., Введение в теорию разностных схем. М.: Наука, 1971. — 552с.
- А2.Самарский А. А., Гулин А. В. Устойчивость разностных схем. — М.: Наука, 1973.—415с.
- АЪ.Самарский А. А., Попов Ю. П. Разностные методы решения задач газовой динамики: Учеб. пособие. 3-е изд., доп. — М.: Наука, 1992.- 424 с.
- АА.Семенчин Е. А. Аналитические решения краевых задач в математической модели атмосферной диффузии. — Ставрополь: Изд-во СКИ- УУ, 1993. -141 с.
- Серебровский Ф.Л. Основы теории аэрации городов // Сборник трудов Челябинского политехнического института. Челябинск, 1972. — № 109. -С. 29−41.
- Современные проблемы вычислительной математики и математического моделирования: в 2 т. / Ин-т вычисл. математики. М.: Наука, 2005.
- Яворский Б.М., Детлаф А. А. Справочник по физике. — М.: Наука, 1968. -940 с.
- Baklanov, A., Mahura, A., Jaffe, D., Thaning, L., Bergman, R., Andres, R. Atmospheric transport patterns and possible consequences for the European North after a nuclear accident. Journal of Environmental Radioactivity 60, 2002.-pp. 2318.
- Borysiewicz M.J., Borysiewicz M.A., Garanty I., Kozubal A., Potempski S., Rowinski P.M., Zheleznyak. M. Models and techniquies for health and environmental hazard assessment and management, Warsaw, 2006. 1360p.
- Brandt, J., Mikkelsen, Т., Thykier-Nielsen, S., and Zlatev, Z.: The Danish Rimpuff and Eulerian Accidental release Model (The DREAM) // Phys. Chem. Earth, Vol.21, 1996. pp. 441144.
- Brandt, J., Mikkelsen, Т., Thykier-Nielsen, S., Zlatev, Z. Using a combination of two models in tracer simulations. Mathematical and Computer Modelling 23, 1996.-pp. 99−115.
- Brill S. H., Pinder G.F. Parallel implementation of the Bi-CGSTAB method with block red—black Gauss-Seidel preconditioner applied to the Hermite collocation discretization of partial differential equations // Parallel Computing 28, 2002.-pp. 399−414
- Cochairperson W., Cochairperson N., Hicks В., Payton D. Federal Research and Development Needs and Priorities for Atmospheric Transport and Duffusion Modeling. Washington DC, 2004 207 p.
- Cross M., Moscardini A.O. Learning the Art of Mathematical Modelling.— N.Y.: Wiley, 1985. — 154p.
- Draxler R.R. Measuring and modeling the transport and dispersion of Kr-85 1500km from a point source // Atmospheric Environment, Vol.16, 1982. pp. 2763−2776.
- Ferber, G.J., K. Telegadas, J.L. Heffter, and M.E. Smith. Air concentrations of Krypton-85 in the midwest United States during January-May 1974 // Atmospheric Environment, Vol.11, 1977: pp. 379−385. .
- Furuno A., Terada H., Chino M., Yamazawa H. Experimental verification for real-time environment emergency response system: WSPEEDI by European tracer experiment // Atmospheric Enironment, Vol. 38, Issue 40, 2004. pp. 6989−6998.
- Variations of Atmospheric Kr Observed During 1995−2001 in Japan:1. Of
- Krukier L.A., Chikina L.G., Belokon T.V., Triangular skew-symmetrical iterative solvers for strongly nonsymmetric positive real linear system of equations. Applied Numerical Mathematics, Volume 41, Issue 1 (2002), pp.89 105.
- Lagzi I, Karman D., Turanyi T. Simulation of the dispersion of nuclear contamination using an adaptive Eulerian grid model // Journal of Environmental Radioactivity, 75, 2004. pp. 59−82
- Lary D.J., Pyle J.A., Carver G. A three-dimensional model study of nitrogen oxides in the stratosphere // Q. J. R. Meteorol. Soc., Vol.120, 1994. — P.453−482.
- Lehman R.S. Computer, Simulation and Modelling: An Introduction. — N.Y.: Wiley, 1977.-207p.
- Lilly D. Numerical simulation of hydrostatic mountain waves // J. Atmos. Sci. 35, 1978.-pp. 78−107
- Parra-Guevara, D., Skiba, Y.N. Elements of the mathematical modeling in the control of pollutants emissions.// Ecol. Model 167, 2003. pp. 263−275
- Pasquill F. The Estimation of the dispersion of windborne material // Meteorological Magazine Vol. 90, 1961. pp. 33−49
- Paulsen, C.A.,. The mathematical representation of wind and temperature profiles in a unstable atmospheric surface layer. // J. Appl. Meteor, Vol. 9, 1975.-pp. 857−861
- Pechinger U., Langer M., Baumann K., Petz E. The Austrian Emergency Response Modeling System TAMOS // Physics and Chemistry of the Earth, Part B: Hydrology, Oceans and Atmosphere, Vol.2, Number 2, 2001. pp. 99 103.
- Piedelievre J.P., Musson-Genon L., Bompay F. MEDIA An Eulerian Model of the Atmospheric Dispersion: First Validation on Chernobyl Release // Journal of Applied Meteorology, Vol. 29., Issue 12., 1990. — pp. 1205−1220.
- Pielke, R.A. The use of mesoscale numerical models to assess wind distribution and boundary-layer structure in complex terrain. Boundary Layer Meteorology 31, 1985.-pp.217−231
- Pielke, R.A., Cotton W.R., Walko R.L., Tremback C.J., Lyons W.A., Grasso L.D., Nicholls M.E., Moran M.D., Wesley D.A., Lee T. J A comprehensive meteorological modeling system—RAMS. // Meteor. Atmos. Phys., 49,1992. — pp. 69−91.
- Prahm L.V., Berkowicz R. Predicting concentration in plume suject to dry deposition. // Nature, 271, 1978 pp. 232−234.
- Real D’Amours Modeling the ETEX plume dispersion with the Canadian emergency respose model // Atmospheric Environment Vol.32. Issue 24., 1998. -pp. 4335−4341.
- Rosatti G., Cesari D., Bonaventura L. Semi-implicit, semi-Lagrangian modelling for environmental problems on staggered Cartesian grids with cut cells // J. Comput. Phys. 204, 2004. pp. 353−377
- Robins, A.G., Carruthers D.J., McHugh СЛ.,. The ADMS Building Effects Module // Int. J. Environment and Pollution, Vol 8, 1997 pp. 437−440.
- Samarskii A.A. The theory of difference schemes.— NY: Marcel Dekker, Inc., 2001. — 759p.
- Schulman L.L., Strimaitis D.G., Scire J.S. Development and evaluation of the PRIME plume rise and building downwash model // Journal of Air and Waste Management Association, 50, 2000. -pp.378−390.
- Sharan M, Gopalakrishnan S. G. Mathematical Modeling of Diffusion and Transport of Pollutants in the Atmospheric Boundary Layer //Pure and applied geophysics, 160, 2003.-p.357−394
- Seinfeld J.H. Atmospheric chemistry and physics of air pollution. NY: Wiley-Interscience Publication., 1986. 318 p.
- Serafin R.J., Barron E.J., Clifford S.F., Duncan L.M., LeMone МЛ. Tracking and Prediction the Atmospheric Dispersion of Hazardous Releases. Washington D.C.: National Academies Press, 2003. 101 p.
- Sorensen, J.H. Sensitivity of the DERMA Long-range Gaussian dispersion model to meteorological input and diffusion parameters // Atmospheric Environment, Vol. 32, 1998. pp. 4195−4206.
- Sorenson J.H., Baklanov A., Hoe S. The Danish emergency response model of the atmosphere (DERMA) // Journal of Environmental Radioactivity, 96, 2007. -pp. 122−129.
- Stohl A., Hittenberger M, Wotawa G. Validation og the Lagrangian particle dispersion model FLEXPART against large scale tracer experiments // Atmospheric Environment Vol. 32, 1998. -pp.4245−4264.
- Stohl A., Wotawa G., Kromb-Kolb.H., Winiwarter W., Zueger J., Baumann R., Spangl W. Ozone modelling in Eastern Austria // Proceedings of the 10th Clean Air Congress. Finland. 28.5.1995−2.6.1995. — Espoo, 1995. — Vol.2.
- Syrakov D., Prodanova M. Bulgarium emergency response models — validation against EXET first release // Atmospheric Environment, Vol. 32, Issue 24, 1998. P. 4367−4375.
- Taussky O. A Recurring Theorem on Determinants. // Amer. Math. Monthly — 1949. — Vol.56. — P.672−676.
- Uliasz M. The atmospheric mesoscale dispersion modeling system // J. Appl. Meteor., Vol. 32, 1993. pp. 139−149.
- Venkatram A. Accounting for averaging time in air pollution modeling // Atmospheric Environment, Vol 36, 2002. 2165−2170.
- Verver G.H.L., F.A.A.M. De Leeuw. An operational puff dispersion model // Atmospheric Environment, Vol. 26, Issue 17, 1992. P. 3179−3193
- Wendum, D.,. Three long-range transport models compared to the ETEX experiment: a performance study. Atmospheric Environment, Vol 32, 1998. — pp. 4297-^1305.
- Witham C., Manning A. Impacts of Russian biomass burning on UK air quality // Atmospheric Environment, Vol 41, Issue 37, P. 8075−8090.
- Yamartino R.J. Atmospheric pollutant deposition modeling. Chapter 27 in: Handbook of applied meteorology. Houghton D.D. Editor. NY.: Wiley-Interscience Publication, 1985. -pp.754−766.
- Yongzhong S. On parallel multisplitting iterative methods for singular linear systems // Applied Mathematics and Computation 162, 2005. pp. 585−604
- Zannetti P., Air Pollution Modeling New York: Van Nostrand Reinhold, 1990.-444 pp.
- Zheng D.Q. Leung J.K.C., Lee B.Y. Data assimilation in the atmospheric dispersion model for nuclear accident assessments // Atmospheric Environment, Vol. 41, 2007. pp. 2438−2446
- Zilitinkevich, S. Baklanov A. Calculation of the height of stable boundary layers in practical applications // Boundary-Layer Meteorology, Vol 105, 2002. -pp. 389−409.