Эта публикация цитируется в 18 научных статьях (всего в 18 статьях)
АНАЛИЗ И МОДЕЛИРОВАНИЕ СЛОЖНЫХ ЖИВЫХ СИСТЕМ
Численное моделирование экологического состояния Азовского моря с применением схем повышенного порядка точности на многопроцессорной вычислительной системе
Аннотация:
В статье приводятся результаты трехмерного моделирования экологического состояния мелководного водоема на примере Азовского моря с использованием схем повышенного порядка точности на многопроцессорной вычислительной системе Южного федерального университета. Для решения поставленной задачи были построены и изучены дискретные аналоги операторов конвективного и диффузионного переносов четвертого порядка точности в случае частичной заполненности ячеек расчетной области. Разработанные схемы повышенного (четвертого) порядка точности были использованы при решении задач водной экологии для моделирования пространственного распределения загрязняющих биогенных веществ, вызывающих бурный рост фитопланктона, многие виды которого являются токсичными и вредоносными. Использование схем повышенного порядка точности позволило повысить качество входных данных, а также уменьшить значение погрешности при решении модельных задач водной экологии. Были проведены численные эксперименты для задачи транспорта веществ на основе схем второго и четвертого порядков точностей, которые показали, что для задачи диффузии-конвекции удалось повысить точность в 48,7 раз. Предложен и численно реализован математический алгоритм, предназначенный для восстановления рельефа дна мелководного водоема на основе гидрографической информации (глубины водоема в отдельных точках или изолиний уровня), с помощью которого была получена карта рельефа дна Азовского моря, используемая для построения полей течений, рассчитанных на основе гидродинамической модели. Поля течений водного потока используются в работе в качестве входной информации для моделей водной экологии. Была разработана библиотека двухслойных итерационных методов, предназначенная для решения девятидиагональных сеточных уравнений, возникающих при дискретизации модельных задач изменения концентраций загрязняющих веществ, планктона и рыб на многопроцессорной вычислительной системе, что позволило повысить точность расчетных данных и дало возможность получать оперативные прогнозы изменения экологического состояния мелководного водоема в кратчайшие временные промежутки.
Ключевые слова:
математическая модель, схема повышенного порядка точности, рельеф дна, транспорт веществ, задачи водной экологии, Азовское море, многопроцессорная вычислительная система.
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке задания № 2014/174 в рамках базовой части государственного задания Минобрнауки России.
Поступила в редакцию: 13.05.2015 Исправленный вариант: 25.11.2015
Тип публикации:
Статья
УДК:519.8
Образец цитирования:
А. И. Сухинов, А. Е. Чистяков, А. А. Семенякина, А. В. Никитина, “Численное моделирование экологического состояния Азовского моря с применением схем повышенного порядка точности на многопроцессорной вычислительной системе”, Компьютерные исследования и моделирование, 8:1 (2016), 151–168
\RBibitem{SukChiSem16}
\by А.~И.~Сухинов, А.~Е.~Чистяков, А.~А.~Семенякина, А.~В.~Никитина
\paper Численное моделирование экологического состояния Азовского моря с применением схем повышенного порядка точности на многопроцессорной вычислительной системе
\jour Компьютерные исследования и моделирование
\yr 2016
\vol 8
\issue 1
\pages 151--168
\mathnet{http://mi.mathnet.ru/crm136}
\crossref{https://doi.org/10.20537/2076-7633-2016-8-1-151-168}
Образцы ссылок на эту страницу:
https://www.mathnet.ru/rus/crm136
https://www.mathnet.ru/rus/crm/v8/i1/p151
Эта публикация цитируется в следующих 18 статьяx:
Alla Nikitina, Alena Filina, Alexander Chistyakov, I. Malygina, “Mathematical modeling of hydrodynamic processes in shallow waters in the presence of pollutants of various origin, as well as areas covered with plastic waste”, E3S Web Conf., 363 (2022), 02024
Inna Kuznetsova, Alexander Chistyakov, Marcos Porksheyan, I. Malygina, “Development of algorithms for assessing risks and vulnerability to anthropogenic impacts”, E3S Web Conf., 363 (2022), 02020
Yulia Belova, Alla Nikitina, Inna Kuznetsova, I. Malygina, “Development of algorithms for detecting, estimating the power of pollutant sources and controlling them”, E3S Web Conf., 363 (2022), 02019
Alena Filina, Alla Nikitina, Yulia Belova, I. Malygina, “Development and numerical implementation of an algorithm for simulation the pollutant transport in water environment taking into account their destruction and deposition”, E3S Web Conf., 363 (2022), 02030
Marina Ganzhur, Nikita Dyachenko, Olga Smirnova, Anna Poluyan, Natalya Panasenko, D. Rudoy, S. Ignateva, “Recognition of “flowering” processes on the base of remote sensing data in shallow water ponds on the example of the Azov Sea”, E3S Web Conf., 175 (2020), 12013
A. I. Sukhinov, Y. V. Belova, A. V. Nikitina, A. M. Atayan, “Modeling biogeochemical processes in the Azov Sea using statistically processed data on river flow”, Advanced Engineering Research, 20:4 (2020), 437
“Тезисы докладов, представленных на Третьей Международной конференции по стохастическим методам”, Теория вероятн. и ее примен., 64:1 (2019), 151–204; “Abstracts of talks given at the 3rd International Conference on Stochastic Methods”, Theory Probab. Appl., 64:1 (2019), 124–169
С. В. Проценко, А. М. Атаян, А. Е. Чистяков, А. В. Никитина, В. Н. Литвинов, А. А. Филина, “Экспериментальное исследование силовых нагрузок на опоры надводной конструкции на основе математической модели волновых процессов”, Вестн. ЮУрГУ. Сер. Выч. матем. информ., 8:3 (2019), 27–42
Aleksandr I. Sukhinov, Aleksandr E. Chistyakov, Alla V. Nikitina, Alena A. Filina, Tatyana V. Lyashchenko, Vladimir N. Litvinov, Communications in Computer and Information Science, 1063, Parallel Computational Technologies, 2019, 225
A. I. Sukhinov, A. V. Nikitina, A. E. Chistyakov, A. A. Semenyakina, “Practical aspects of implementation of the parallel algorithm for solving problem of ctenophore population interaction in the Azov Sea”, Вестн. ЮУрГУ. Сер. Выч. матем. информ., 7:3 (2018), 31–54
В. А. Гущин, А. В. Никитина, А. А. Семенякина, А. И. Сухинов, А. Е. Чистяков, “Модель транспорта и трансформации биогенных элементов в прибрежной системе и ее численная реализация”, Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 58:8 (2018), 120–137; V. A. Gushchin, A. V. Nikitina, A. A. Semenyakina, A. I. Sukhinov, A. E. Chistyakov, “A model of transport and transformation of biogenic elements in the coastal system and its numerical implementation”, Comput. Math. Math. Phys., 58:8 (2018), 1316–1333
Alla V. Nikitina, Ludmila Kravchenko, Ilya Semenov, Yuliya Belova, Alena Semenyakina, H.-G. Gross, H. Khaled, T. Abbasian Najafabadi, D.A. Nguyen, I. Kudish, I.B. Sevostyanov, Y.G. Cen, K. Egiazarian, V. Mladenovic, G. Karapetyan, M. Minkin, “Modeling of production and destruction processes in coastal systems on a supercomputer”, MATEC Web Conf., 226 (2018), 04025
Aleksandr Sukhinov, Albert Isayev, Alla Nikitina, Aleksandr Chistyakov, Vladimir Sumbaev, Alena Semenyakina, Communications in Computer and Information Science, 753, Parallel Computational Technologies, 2017, 169
Sofiya Protsenko, Tatyana Sukhinova, T. Abbasian Najafabadi, I. Sevostianov, K. Yeghiazaryan, A. Nguyen Dong, V. Mladenovic, “Mathematical modeling of wave processes and transport of bottom materials in coastal water areas taking into account coastal structures”, MATEC Web Conf., 132 (2017), 04002
Alexander Sukhinov, Alla Nikitina, Yulia Belova, Tatyana Bednaya, T. Abbasian Najafabadi, I. Sevostianov, K. Yeghiazaryan, A. Nguyen Dong, V. Mladenovic, “Ecological and hydrophysical research of impact the vertical turbulent exchange coefficient on the concentration of dissolved oxygen in the bottom layer of shallow water”, MATEC Web Conf., 132 (2017), 04018
Alena Semenyakina, Sophia Protsenko, T. Abbasian Najafabadi, I. Sevostianov, K. Yeghiazaryan, A. Nguyen Dong, V. Mladenovic, “Complex of parallel programs for modeling oil products transport in coastal systems”, MATEC Web Conf., 132 (2017), 04016
Aleksandr Sukhinov, Aleksandr Chistyakov, Alla Nikitina, Irina Yakovenko, Vladimir Parshukov, Nikolay Efimov, Vadim Kopitsa, Dmitriy Stepovoy, Lecture Notes in Computer Science, 10421, Parallel Computing Technologies, 2017, 159
Alexander Chistyakov, Alla Nikitina, Elena Protsenko, T. Abbasian Najafabadi, I. Sevostianov, K. Yeghiazaryan, A. Nguyen Dong, V. Mladenovic, “The calculation problem of thermodynamic processes in a steam turbine”, MATEC Web Conf., 132 (2017), 04020
Цитирование в формате AMSBIB
Обратная связь: