Дослідження спрощеної моделі розповсюдження викидів в атмосфері

Abstract

Мета кваліфікаційної роботи: аналіз можливостей використання клітинних автоматів для створення спрощеної моделі розповсюдження викидів в атмосферному повітрі. Шляхом до досягнення поставленої мети є реалізація наступних завдань:  аналіз існуючих моделей розповсюдження викидів;  аналіз існуючих моделей на основі клітинних автоматів;  побудова аргоритму дифузійного розсіювання у двовимірному просторі;  побудова алгоритму врахування перенесення викидів потоками повітря;  масштабування алгоритмів на тривимірний простір;  побудова алгоритму врахування гравітаційного осадження викидів;  побудова алгоритми врахування рель’єфу місцевості;  розробка концепції переходу від якісних характеристик до кількісних;  визначення коефіцієнтів масштабування коефіцієнтів переносу залежно від розрахункових параметрів;  перевірка адекватності моделі. Об’єкт дослідження: викиди в атмосферному повітрі. Предмет дослідження: спрощена модель розповсюдження викидів в атмосфері. Теоретичне та практичне значення одержаних результатів полягає у створенні базових алгоритмів спрощеної моделі розповсюдження викидів в атмосферному повітрі, заснованої на використанні клітиних автоматів. Модель враховує всі основні шляхи розповсюдження викидів і є відкритою для зміни поведінки моделі та підключення додаткових розрахункових модулів. Алгоритми можуть бути використані для проведення досліджень розповсюдження викидів в атмосфері в умовах складної місцевості, наявності забудов, неоднорідності повітряних потоків, динамічних змін умов тощо.

The relevance of the topic of the qualification work lies in the need to simplify and model the dispersion of emissions in the atmosphere. The aim of the qualification work is to analyze the possibilities of using cellular automata to create a simplified model of emission dispersion in atmospheric air. The path to achieving the set goal includes the following tasks:  Analysis of existing emission dispersion models;  Analysis of existing cellular automaton-based models;  Development of a diffusion dispersion algorithm in a two-dimensional space;  Development of an algorithm to account for emission transport by air flows;  Scaling of algorithms to three-dimensional space;  Development of an algorithm for accounting for gravitational deposition of emissions;  Development of an algorithm to account for terrain relief;  Development of a concept to transition from qualitative to quantitative characteristics;  Determining the scaling coefficients for transport coefficients depending on the calculated parameters;  Verification of model adequacy. Object of study: Emissions in atmospheric air. Subject of study: Simplified model of emission dispersion in the atmosphere. The theoretical and practical significance of the obtained results lies in the creation of basic algorithms for a simplified model of emission dispersion in atmospheric air, based on the use of cellular automata. The model accounts for all major emission dispersion pathways and is open to changes in model behavior and the connection of additional calculation modules. The algorithms can be used for studying emission dispersion in complex terrains, areas with buildings, air flow inhomogeneities, dynamic changes in conditions, etc.