Моделирование прибрежной аэродинамики с учетом лесных насаждений

Целью работы является исследование влияния лесных насаждений на распределение загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы. Модель учитывает различные факторы: наличие лесных насаждений, изменения давления, плотности и температуры, наличие многокомпонентной примеси и др. Схема, полученная в результате линейной комбинации центральной разностной схемы и схемы «кабаре», построена для аппроксимации оператора конвекции. Использование схемы «кабаре» позволило разработать математическую модель, обладающую устойчивостью для более широкого класса входных параметров. Программный комплекс позволяет определить влияние лесных насаждений на распределение загрязняющих веществ под влиянием восходящих воздушных потоков. Разработанная модель, алгоритмы ее реализации и построенный программный комплекс позволили провести численные эксперименты, моделирующие распределение загрязняющих веществ при наличии лесных насаждений. Изучено влияние наличия насаждений на распределение загрязняющих веществ под действием восходящих воздушных потоков. Анализ результатов численных экспериментов позволяет сделать вывод, что на распределение загрязняющих веществ в многокомпонентной воздушной среде существенно влияет плотность растительности.

1. Sukhinov, A.I., Chistyakov, A.E., Alekseenko, E.V. (2011) Mathematical Models and Computer Simulations, 3(5), с. 562-574.

2. Sukhinov, A.I., Sukhinov, A.A. Reconstruction of 2001 Ecological Disaster in the Azov Sea on the Basis of Precise Hydrophysics Models (2005) Parallel Computational Fluid Dynamics 2004: Multidisciplinary Applications, pp. 231-238.

3. Vasiliev, V.S., Sukhinov, A.I. (2003) Matem. Modelling, 15 (10), pp. 17-34.

4. Leontyev, I.O. (2001) Coastal Dynamics: Waves, Moving Streams, Deposits Drifts GEOS, Moscow.

5. Alekseenko, E., Roux, B., Sukhinov, A., Kotarba, R., Fougere, D. Nonlinear hydrodynamics in a mediterranean lagoon (2013) Nonlinear Processes in Geophysics, 20 (2), pp. 189-198.

6. Sukhinov, A.I., Chistyakov, A.E., Protsenko, E.A. Mathematical modeling of sediment transport in the coastal zone of shallow reservoirs (2014) Mathematical Models and Computer Simulations, 6 (4), pp. 351-363.

7. A.I. Sukhinov, Yu.V. Belova, A.E. Chistyakov Solution of the matter transport problem at high Peclet numbers // Vychislitelnye metody i programmirovanie, 2015, V. 18, №. 4, p. 371-380.

8. V.A. Gushchin Family of quasi-monotonic finite-difference schemes of the second-order of approximation // Math. Models and Comp. Simulations, 2016, V. 8, № 5, p. 487–496.

9. O.M. Belotserkovskii, V.A. Gushchin, V.N. Kon'shin The splitting method for investigating flows of a stratified liquid with a free surface // USSR Computational Mathematics and Mathematical Physics, 1987, V. 27, № 2, p. 181–191.

10. A.A. Samarskiy, P.N. Vabishchevich Numerical methods for solving convection-diffusion problems. - M.: Editorial URSS, 1999.

11. V.M. Goloviznin, A.A. Samarskii Finite difference approximation of convective transport equation with space splitting time derivative // Math. Models and Comp. Simulations, 1998, v. 10, № 1, p. 86–100.

12. Marchuk, G.I., Agoshkov, V.I. (1981) Introduction to Projection-grid Methods (Science. The Main Edition of Physics and Mathematics, Moscow.

13. Vaseva, I.A., Kofanov, A.V., Liseikin, V.D., Likhanova, Y.V., Kharitonchik, A.M. (2010) Vychislitel'noi Matematiki i Matematicheskoi Fiziki, 50 (1), pp. 99-117.

14. Samarskii, A.A., Gulin, A.V. (2003) Numerical Methods of Mathematical Physics. 2-nd ed. (The scientific world, Moscow.

15. Belotserkovsky, O.M. (2004) Numerical Modeling at Mechanics Continuous Environments. Fizmatlit, Moscow.

16. Chetverushkin, B.N. Resolution limits of continuous media mode and their mathematical formulations (2013) Mathematical Models and Computer Simulations, 5 (3), pp. 266-279.

17. Sukhinov, A.I., Chistyakov, A.E., Timofeeva, E.F., Shishenya, A.V. Mathematical model for calculating coastal wave processes (2013) Mathematical Models and Computer Simulations, 5 (2), pp. 122-129.

18. Belotserkovskii, O.M. (2003) Turbulence: New Approaches. Nauka, Moscow.

19. Samarskii, A.A. (1989) The Theory of Difference Schemes. Science, Moscow.

20. Belotserkovskii, O.M., Gushchin, V.A., Shchennikov, V.V. Use of the splitting method to solve problems of the dynamics of a viscous incompressible fluid (1975) USSR Computational Mathematics and Mathematical Physics, 15 (1), pp. 190-200.

21. Nikitina, A.V., Sukhinov, A.I., Ugolnitsky, G.A., Usov, A.B., Chistyakov, A.E., Puchkin, M.V., Semenov, I.S. Optimal control of sustainable development in the biological rehabilitation of the Azov Sea (2017) Mathematical Models and Computer Simulations, 9 (1), pp. 101-107.

22. Sukhinov, A.I., Chistyakov, A.E., Levin, I.I., Semenov, I.S., Nikitina, A.V., Semenyakina, A.A. Solution of the problem of biological rehabilitation of shallow waters on multiprocessor computer system (2016) 2016 5th International Conference on Informatics, Electronics and Vision, ICIEV 2016, art. no. 7760175, pp. 1128-1133.

23. Sukhinov, A., Chistyakov, A., Nikitina, A., Semenyakina, A., Korovin, I., Schaefer, G. Modelling of oil spill spread (2016) 2016 5th International Conference on Informatics, Electronics and Vision, ICIEV 2016, art. no. 7760176, pp. 1134-1139.

24. Sukhinov, A.I., Khachunts, D.S., Chistyakov, A.E. A mathematical model of pollutant propagation in near-ground atmospheric layer of a coastal region and its software implementation (2015) Computational Mathematics and Mathematical Physics, 55 (7), pp. 1216-1231.

25. Sukhinov, A.I., Chistyakov, A.E., Shishenya, A.V. Error estimate for diffusion equations solved by schemes with weights (2014) Mathematical Models and Computer Simulations, 6 (3), pp. 324-331.

26. Buzalo, N., Ermachenko, P., Bock, T., Bulgakov, A., Chistyakov, A., Sukhinov, A., Zhmenya, E., (...), Zakharchenko, N. Mathematical modeling of microalgae-mineralization-human structure within the environment regeneration system for the biosphere compatible city (2014) Procedia Engineering, 85, pp. 84-93.

27. Sukhinov, A.I., Chistyakov, A.E. Adaptive modified alternating triangular iterative method for solving grid equations with a non-self-adjoint operator (2012) Mathematical Models and Computer Simulations, 4 (4), pp. 398-409.