Параллельное численное моделирование образования и распространения загрязнений. Очистка атмосферы



Скачать 28.73 Kb.
Дата09.01.2013
Размер28.73 Kb.
ТипДокументы
УДК 004.272.2:004.942
Параллельное численное моделирование образования

и распространения загрязнений. Очистка атмосферы
В.В.ПЕКУНОВ

(Ивановский государственный энергетический университет,

Региональный научно-образовательный центр по наноматериалам «Жидкие кристаллы»)
Для оценки уровней загрязненности воздушной среды на практике часто используются стандартные и не вполне точные методики (ОНД-86 и другие). Повышение качества таких оценок требует учета множества дополнительных факторов, что требует чрезвычайно трудоемких расчетов.

Предлагается комплексное решение данной проблемы: а) разработана новая комплексная математическая модель процессов образования и распространения загрязнений; б) сформулирован ряд новых схем, позволяющих существенно повысить эффективность распараллеливания за счет учета особенностей математической модели и многопроцессорного вычислителя. По сравнению с аналогами (ADAM, CAL3QHC, Chensi, TASCflow, ISC 3, PANACHE, REMSAD, UAM IV, ЭКОЛОГ, ПРИЗМА, VITECON и другими) модель учитывает большее количество факторов: динамику турбулентных воздушных потоков; перенос тепла, пыли и реагирующих газообразных загрязнителей; перенос прямого солнечного и диффузного излучений; влияние излучения на тепловые процессы и фотохимические реакции; динамику водяного пара и капель; конденсацию и испарение; поглощение (и высвобождение) газообразных загрязнителей каплями.

Проведен ряд экспериментов1 по моделированию распространения загрязнений и очистке атмосферы на улице Göttinger Straße (Ганновер, Германия). В первом эксперименте моделировалось распространение пассивной примеси. Показано, что наш расчет (AirEcology-P) занимает второе место в общем рейтинге точности для схожих моделей (TASCflow, AirEcology-P, Chensi, MIMO, Miskam, Phoenics) и первое/второе места по частным критериям. Во втором эксперименте моделировалось образование и развитие фотохимического смога с учетом излучения. Использовалась стандартная модель смога CBM-IV, включающая 36 реагентов и 83 реакции. Наиболее загрязненным участком оказалась зона «застоя». Показано, что наблюдавшийся и расчетный темпы прироста озона имеют один и тот же порядок (5,84310 и 3,31610 3 3 млн 1/час, соответственно), что подтверждает адекватность математической модели и методов расчета.

В третьем эксперименте моделировалась очистка атмосферы с помощью поливочных машин. Задавались перемещающиеся по улице с небольшой скоростью источники капель. Показано, что на высоте полуметра от поверхности концентрации диоксида серы уменьшились в 1040 раз. На высоте полутора метров концентрации уменьшились в 1,22 раза.

Расчеты производились на многопроцессорных системах серии МВС и кластерной установке ИГЭУ.
Для системы МВС-1000/16 при использовании 211 процессоров эффективность распараллеливания колеблется между 83 и 91 процентами (интерфейс Router), на несколько процентов меньше при использовании MPI.

Применение комбинированного распараллеливания MPI+OpenMP позволило существенно увеличить количество задействованных процессоров при работе с кластерной системой ИГЭУ, состоящей из четырехъядерных блоков с общей памятью, соединенных сетью Gigabit Ethernet. Расчет распараллеливался между блоками с помощью MPI (обычное распараллеливание по пространству), а для параллельной обработки части расчетной области процессорами блока использовался OpenMP. При использовании 436 процессоров эффективность распараллеливания составила 7595%.

Работа была выполнена при финансовой поддержке Минобразования и науки (грант РНП.2.2.1.1.7280).


1 Необходимые исходные и образцовые данные были получены из материалов проекта TRAPOS, по ссылке: http://www2.dmu.dk/atmosphericenvironment/Trapos

Похожие:

Параллельное численное моделирование образования и распространения загрязнений. Очистка атмосферы iconАннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2005 год Тема нир: Математическое моделирование распространения загрязнений в зонах аэрации и атмосфере
Тема нир: Математическое моделирование распространения загрязнений в зонах аэрации и атмосфере
Параллельное численное моделирование образования и распространения загрязнений. Очистка атмосферы iconЧисленное моделирование дрейфа и трансформации нефтяных пятен в Балтийском море
Шведского института метеорологии и гидрологии (smhi). Именно эта модель используется хелкомом для оперативного прогноза дрейфа нефтяных...
Параллельное численное моделирование образования и распространения загрязнений. Очистка атмосферы iconЧисленное моделирование сжимаемой турбулентности в проблеме образования и эволюции звёзд 05. 13. 18 Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Численное моделирование сжимаемой турбулентности в проблеме образования и эволюции звёзд
Параллельное численное моделирование образования и распространения загрязнений. Очистка атмосферы iconОперативная модель распространения нефтяных загрязнений в арктических морях
В работе содержится описание структуры, особенностей и возможностей оперативной модели распространения нефтяных загрязнений в арктических...
Параллельное численное моделирование образования и распространения загрязнений. Очистка атмосферы iconЧисленное моделирование теплового баланса атмосферы венеры. 01. 03. 04 Планетные исследования
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
Параллельное численное моделирование образования и распространения загрязнений. Очистка атмосферы iconЧисленное моделирование и разработка комплекса программ исследования теплообмена и ламинарного течения в регулярных продольнооребренных коридорных структурах
Специальность – 05. 13 18 «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ.»
Параллельное численное моделирование образования и распространения загрязнений. Очистка атмосферы iconЧисленное моделирование процесса распространения электромагнитного поля в волноводах типа фотонного кристалла методом разложения по цилиндрическим функциям
Фкс с диэлектрической сердцевиной и оболочкой в виде 2D фотонного кристалла. Метод основан на разложении поля по цилиндрическим функциям...
Параллельное численное моделирование образования и распространения загрязнений. Очистка атмосферы iconЧисленное моделирование задач физики взрыва

Параллельное численное моделирование образования и распространения загрязнений. Очистка атмосферы iconУдк 504. 3: 551. 510. 522 Український гідрометеорологічний журнал, 2006, №1
Применение вероятностного подхода к оценке экологической опасности высокого уровня загрязнений атмосферы
Параллельное численное моделирование образования и распространения загрязнений. Очистка атмосферы iconЧисленное моделирование трехмерного течения в решетках и ступенях малорасходных турбин лпи

Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org