Здравствуйте, уважаемые читатели!
Лето прошло, как это не прискорбно. Начались трудовые будни. Уже есть новые научные результаты, которые я получил еще в начале лета. Сегодня информация о моей новой научной статье в журнале Forests на английском языке. Статья называется, если перевести ее название на русский, Комплексная трехмерная математическая модель зажигания хвойного дерева наземным грозовым разрядом: электрофизические, теплофизические и физико-химические процессы. Я единоличный автор этой научной статьи.
Статья выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Администрации Республики Алтай, научный проект номер 20-45-040012.
Журнал Forestsявляется высокорейтинговым и входит в первый квартиль научных изданий базы Web of Science.
Статья на английском языке на сайте журнала Forests
Совершенствование зарубежных и отечественных систем прогноза лесной пожарной опасности в бореальной зоне возможно посредством создания развитых физико-математических моделей зажигания хвойных деревьев в условиях грозовой активности. Такие модели ранее реализованы в одномерных, двумерных постановках. Зажигание древесины ствола происходит только при специфических величинах параметров наземного грозового разряда (полярность, пиковый ток удара и напряжение, а также продолжительность действия).
Зажигание древесины источником энергии возможно при достижении определенного уровня тепловых потоков и температуры ее поверхности. При оценке пожароопасности хвойных деревьев необходимо учитывать их сложное пространственное строение, в частности, наличие развитой системы ветвей и структурная неоднородность коры. В реальных условиях непосредственно перед зажиганием древесина разогревается от прохождения электрического тока и термически разлагается с образованием горючих газообразных продуктов пиролиза, зажигание которых и происходит при определенных условиях. Необходимо определить время задержки зажигания хвойного дерева при прохождении по его стволу электрического тока наземного грозового разряда и выявить пространственные эффекты рассматриваемого процесса. По этой причине целесообразным является моделирование процесса зажигания древесины ствола хвойного дерева под действием грозового разряда в пространственной постановке.
Цель исследования – математическое моделирование тепломассопереноса в структурно неоднородной среде ствола хвойного дерева при воздействии электрического тока наземного грозового разряда с учетом электрофизических, теплофизических и физико-химических процессов.
Для описания моделируемого процесса была принята определенная физическая модель. Процесс зажигания хвойного дерева наземным грозовым разрядом описывается системой трехмерных нестационарных нелинейных уравнений теплопроводности и диффузии. Для численной реализации использован локально-одномерный конечно-разностный метод. Разностные аналоги одномерных уравнений теплопроводности решены методом прогонки в сочетании с методом простой итерации.
Представлена обобщенная постановка задачи о зажигании хвойного дерева наземным грозовым разрядом. В результате вычислительных экспериментов установлено, что повышение размерности задачи не позволяет выявить новых физических эффектов по сравнению с серией двумерных и одномерных постановок. Однако эта постановка обобщает, разработанные ранее постановки и позволяет рассматривать весь спектр факторов пожарной опасности в совокупности. Полученные результаты позволяют говорить о перспективах разработки модуля прогноза пожаров от гроз для системы мониторинга лесопожарных ситуаций. Разработка таких систем позволит снизить негативные последствия лесных пожаров.
На практике следует ориентироваться на применение многопроцессорных вычислительных систем и распараллеливание вычислительных операций. Известно, что время получения прогноза должно быть меньше, чем период индукции катастрофы. Именно использование параллельных вычислительных систем позволит получать прогнозную информацию в режиме, опережающем реальное время развития катастрофы. Персональные компьютеры настоящего поколения не пригодны для выполнения пожарного мониторинга с использованием трехмерной постановки на крупных лесопокрытых территориях.
Более подробно и полно о новой статье я рассказываю в новом выпуске моего подкаста Лесные пожары.
Вот такие краткие результаты исследования.
На сегодня всё!
До встреч на волнах интернета!