Особенности математического моделирования распространения лучистого теплового потока от очага горения при лесных пожарах на неоднородном рельефе
Диссертация
Анализ динамики крупных пожаров в России и за рубежом показал недостатки существующей системы мониторинга и борьбы с лесными пожарами. Для успешной борьбы с крупными пожарами необходима продуманная стратегия, основанная на анализе распространения пожара с учётом возможных сценариев его развития. Существующие эмпирические (F.A. AlbiniС.Н. Chase и др.) и полуэмпирические модели (G.D. Richards, М. А… Читать ещё >
Список литературы
- Albini, F. A.- Chase, С. Н. Fire containment equations for pocket calculators. Research Note INT-268. Ogden, UT: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Intermountain Forest and Range Experiment Station, 1980.
- Richards, G.D. An elliptical growth model of forest fire fronts and its numerical solution. Int. J. Numer. Meth. Eng, 1990. № 30. P. 1163−1179.
- Richards, G.D. The properties of elliptical wildfire growth for time dependent fuel and meteorological conditions // Comb. Sci. Tech. 1990. № 92. P. 145−171.
- Keetch, John J- Byram, George. A drought index for forest fire control. Res. Paper SE-38. Asheville, NC: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Southeastern Forest Experiment Station. 1968. 32 p.
- Rothermel, R. C. A mathematical model for predicting fire spread in wildland fuels // RP-INT-115, USDA Forest Service, Ogden, UT. 1972.
- Rothermel, R. C. How to predict the spread and intensity of forest and range fires // GTR-INT-143, USDA Forest Service, Ogden, UT. 1983.
- Rothermel, R. C. Predicting behavior and size of crown fires in the Northern Rocky Mountains // RP-INT-438, USDA Forest Service, Ogden, UT. 1991.
- Andrews, P. L. BehavePlus fire modeling system: past, present, and future //th1.: Proceedings of 7 Symposium on Fire and Forest Meteorological Society. 2007. October 23−25- Bar Harbor.
- Finney, M.A. FARSITE: Fire Area Simulator model development and evaluation // Res. Pap. RMRS-RP-4, Ogden, UT: US Department of Agriculture, Forest Service, Rocky Mountain Research Station, 1998. System: FARSITE.
- Finney, M.A. FARSITE: Fire area simulator-model development and evaluation. Res. Pap. RMRS-RP-4, Ogden, UT: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Rocky Mountain Research Station. 1998. 47 p., http://www. far s ite. or g.
- Byram, G.M. Combustion of forest fuels //. McGraw-Hill. 1959. P. 61−89.
- Weber, R.O. Modelling fire spread through fuel beds // Progress in Energy and Combustion Science. 1991. 17:6782.
- Тарасенко, A.A. Модель динамики контура природного пожара под действием совместного влияния ландшафтно-метеорологических факторов // Проблемы пожарной безопасности: сб. науч. тр. Харьков: Фолио. — 2008. — Вып. 24. — С. 194 — 200.
- Finney, М.А. Fire growth using minimum travel time methods. // Can. J. For. Res. 2002. 32(8) — P. 1420−1424.
- Klaus Lichtenegger, Wilhelm Schappacher, Phase Transition in a Stochastic Forest Fire Model and Effects of the Definition of Neighborhood, IJMPC 20, 8(2009) P. 1247−1269, arXiv:0902.3680vl nlin.CG.,
- Головко, A.B. Влияние ветра на процесс распространения пожара в математической модели клеточного автомата // IKC3T. 2010 № 3 С. 68−71.
- Wildland Fire Decision Support System // URL: http://wfdss.usgs.gov/
- Fradsen, W.H. Fire spread through porous fuels from the conservation of energy// Combustion and Flame. 1971. № 16. P. 9 — 16.
- Rothermel, R.C. A mathematical model for predicting fire spread in wildland fuels. // United States Department of agriculture, Forest Service Research paper INT-115. 1972. -40 p.
- Wilson, R.A. Re-examination of Rothermel’s fire spread equations in no-wind and no-slope conditions // United States Department of agriculture, Forest Service Research paper INT-434. 1990. — 13 p.
- Hottel H.C. The modeling of fire spread through a fuel bed / H.C. Hottel, G.C. Williams, F.R. Steward // Tenth Symposium (International) on Combustion. -The Combustion institute, 1965. P. 997 — 1007.
- Pagni, P.J., Flame spread through porous fuels / P.J. Pagni, T.P. Peterson // 14th Symposium (International) on Combustion, U.S.D.A. Forest Service, Washington, D.C. The Combustion institute, Pittsburgh, 1973. — P. 1099 -1107.
- Albini, F.A. A model for fire spread in wildland fuels by radiations // Combust. Sci. and Tech. 1985. — № 42. — P. 229 — 268.
- Albini F.A. Wildland fire spread by radiation a model including fuel cooling by natural convection // Combust. Sci. And Tech. — 1986. — № 45. — P. 101 -113.
- Гришин, A.M. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними / A.M. Гришин Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1992. 405 с.
- Катаева, Л.Ю. Анализ динамических процессов аварийных ситуаций природного и техногенного характера: дис.. докт. физ.-мат. наук. Нижний Новгород, 2009.
- Coen, J.L. Simulation of the Big Elk fire using coupled atmosphere-fire modeling. Int. J. Wildland Fire. 2005. № 14. P. 49−59.
- Перминов, В.А. Математическое моделирование возникновения верховых и массовых пожаров: дис. докт.. физ.-мат. наук. Томск, 2010.
- Шипулина, О.В. Математическое моделирование распространения фронта вершинного лесного пожара в однородном лесном массиве и вдоль просеки: Дис.. канд. физ.-мат. наук. Томск, 2000. 145 с.
- Coen, J.L. A wildland redynamic data-driven application system / J.L. Coen et al. // UCD/CCM Report No. 238, University of Colorado at Denver / Center for Computational Mathematics Reports, November 2006.
- Douglas, C.C. Demonstrating the validity of a wildfire DDDAS / C.C. Douglas et al. Computational Science ICCS 2006: 6th International Conference, Reading, UK, May 28−31, 2006, Proceedings, Part III. P 522−529.
- Clark, T.L. Description of a coupled atmosphere-fire model / T.L. Clark, J. Coen, D. Latham // International Journal of Wildland Fire, 13(1):4963, 2004. Model: NCAR.
- Mandel, J. A Dynamic Data Driven Wildland Fire Model / J. Mandel et al. // UCD/CCM Report No. 241, University of Colorado at Denver / Center for Computational Mathematics Reports, February 2007.
- Mandel, J. A Wildfire Model with Data Assimilation / J. Mandel et al. // UCD/CCM Report No. 233, University of Colorado at Denver / Center for Computational Mathematics Reports, June 2006.
- Литвинцев, К.Ю. Совершенствование методов моделирования лучистого теплообмена и оптических свойств среды применительно к высокотемпературным технологическим процессам и пожарам: Дис.. канд.. физ.-мат. наук Новосибирск, 2012.
- Emmons, H.W. Fire in the forest. // Fire Res. Abstracts and Reviews. 1964 -№ 5.-P. 163- 178.
- Schuster, A. Radiation through a foggy atmosphere // Astrophys. 1905 J., 21, P. 1−22.
- Соболев, B.B. Перенос лучистой энергии в атмосфере звёзд и планет / В.В. Соболев-М.: ГИТТЛ, 1956.
- Чандрасекар, С. Перенос лучистой энергии / С. Чандрасекар М.: ИЛ, 1953.
- Кейз, К. Линейная теория переноса / К. Кейз, П. Цвайфель М.: Мир, 1972.
- Соболев, В.В. Рассеяние света в атмосферах планет / В. В. Соболев М.: Наука, 1972.
- Дэвисон, Б. Теория переноса нейтронов / Б. Дэвисон М.: Атомиздат, 1960.
- Bungolo, D. Transport equation for the spectral density of a multiply -scattered electro-magnetic field // J. Appl. Phys., 1960. V. 31, № 7, P. 11 761 182.
- Боровой, А.Г. Метод итераций в многократном рассеянии. Уравнения переноса// Изв. вузов: Физ., 1966, № 6, С. 50−54.
- Барабаненков, Ю.Н. К спектральной теории уравнения переноса излучения // ЖЭТФ, 1969, т. 56, № 4, С. 1262−1272.
- Апресян, Л.А. Уравнение переноса излучения с учётом продольных волн // Изв. вузов: Радиофиз., 1973, Т. 16, № 3, С. 461−472.
- Апресян, Л.А. О применении уравнения переноса излучения для описания свободного электромагнитного поля // Изв. вузов: Радиофиз., 1975. Т. 18, № 12, С. 1870−1873.
- Апресян, Л.А. О волновом содержании уравнения переноса излучения // Волны и дифракция: тез. докл. VIII Всесоюзный симпозиум по дифракции и распространению волн. М., 1981. Т. 2.
- Розенберг, Г. В. Луч света (к теории светового поля). УФН. 1977. Т. 121. № 1, С. 97−138.
- Суржиков, С.Т. Полуэмпирическая модель динамики и излучения крупномасштабных огневых шаров, образующихся при авариях ракет // ТВТ. 1997. Т.35. № 6. С.972−939.
- Маршалл, В. Основные опасности химических производств / В. Маршал. М.: Мир. 1989.-671 с.
- Махвиладзе, Г. М. Огненный шар при горении выбросов углеводородного топлива / Г. М. Махвиладзе, Дж.П. Роберте, С. Е. Якуш // Физика горения и взрыва. 1999. Т.35. № 3. С. 17−19.
- Селезнев, В.Е. Численный анализ пожарной опасности магистральных газопроводов // Безопасность труда в промышленности. 2005. № 6. с.38−43.
- Применение полевого метода математического моделирования пожаров в помещениях: метод, рекомендации. -М.: ВНИИПО, 2003. 35 с.
- Зигель, Р. Теплообмен излучением / Р. Зигель, Дж. Хауэлл- пер. с англ. -М.: Мир, 1975.-934 с.
- Patankar, S.V. and Spalding, D.B. A computer model for three-dimensional flow in furnaces. 14th Symp. (Int.) // Combust. The Combustion Institute. -Pittsburgh, PA. 1973 P. 605−614.
- Lockwood, F.C. and Shah, N.G. A new radiation solution method for incorporation in general combustion prediction procedures // 18th Symp. (Int.) Combust. The Combustion Institute. -Pittsburgh, PA. 1981. P. 1405−1414.
- Снегирёв, А.Ю. Моделирование тепломассообмена и горения при пожаре: дис.. д-ра техн. наук: 01.04.14: СПб., 2004 270 с. РГБ ОД, 71:05−5/597.
- Modest, M.F.- Radiative Heat Transfer- Academic Press (Elseiver Science), USA 2003.
- Клейменов, A.B. Моделирование характерных зон пожаротушения для произвольного направления факела пламени / А. В. Клейменов, А. В. Глухов // Успехи современного естествознания. — 2010. — № 9 — С. 211−212.
- Butler, B.W. 'Fire Behaviour Associated with the 1994 South Canyon Fire on Storm King Mountain, Colorado'. USDA Forest Service, Rocky Mountain Research Station, RMRS-RP-9. Ogden, UT, 1998.
- Бурасов, Д.М. Математическое моделирование низовых лесных и степных пожаров / Д. М. Бурасов, A.M. Гришин Кемерово: Изд-во «Практика», 2006. 134 с.
- Зельдович, Я.Б. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений / Я. Б. Зельдович, Ю. П. Райзер М.: Физматгиз, 1963, 632с.
- Четверушкин, Б.Н. Математическое моделирование задач динамики излучающего газа / Б. Н. Четверушкин М.: Наука, 1985, 304с.
- Пилюгин, H.H., Динамика ионизированного излучающего газа / H.H. Пилюгин, Г. А. Тирский М.: Изд.-во МГУ, 1989. 312 с.
- Русин, С.П. Об использовании диффузионного приближения переноса тепла излучением при экспериментальном исследовании частично прозрачных пористых сред / С. П. Русин, В. Э. Пелецкий // Обозрение прикладной и промышленной математики № 3 2007г. С. 558а 560.
- Терещенко, С.А. Методы вычислительной томографии / С. А, Терещенко -М.: Физматлит, 2004, 230 с.
- Любимов, В.В. Оптическая томография сильно рассеивающих сред на первопрошедших фотонах ультракоротких импульсов // Опт. и спектр. 1996. Т. 80. № 4, С. 687.
- Patterson, M.S. Time resolved reflectance and transmittance for the noninvasive measurement of tissue optical properties/ M.S. Patterson, B. Chance, B.C. Wilson//Appl. Opt. 1989. V. 28:2332−2336.
- Данилов, А.А. Диффузионная модель прохождения лазерного излучения через биологические среды: дис.. канд. физ.-мат. наук / Данилов А. А. Москва, 2007.
- Конев, Э.В. Физические основы горения растительных материалов / Э. В, Конев Новосибирск: Наука, 1977. 239 с.
- Weise, D.R. Modelling wind and slope-induced wildland fire behavior // Ph.D. Dissertation. Berkeley: University of California at Berkeley. 1993, 130 p.
- Viegas, D.X. A mathematical model for forest fires blowup // Combust. Sci. and Tech. 2005. P. 177:27−51.
- Butler, B.W. Influence of Slope on Fire Spread Rate / B.W. Butler, W.R. Anderson, E.A. Catchpole // The Fire Environment—Innovations, Management, and Policy.2007. P. 85 92.
- Curry, J.R. Rate of spread of surface fires in the ponderosa pine type of California. / J.R. Curry, W.L. Fons // J. Agr., 1938. Res. 57:239−267.
- Curry, J.R. Forest fire behavior studies / J.R. Curry, W.L. Fons // Mech. Engng. 1940. N.Y. 219−25.
- Barrows, J.S. Fire behavior in northern Rocky Mountain forests. Ogden, UT: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Intermountain Forest and Range Experiment Station. 1951, № 29.
- McArthur, A.G. Fire Behaviour in Eucalypt Forests. Leaflet. Ninth Commonwealth Forestry Conference, India, 1968, № 107.
- Murphy, P.J. Rates of fire spread in an artificial fuel, MSc. Thesis. Bozeman, MT: Montana State University. 1963.
- Гришин, A.M. Итерационно-интерполяционный метод и его приложения / A.M. Гришин и др.. //-Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004. -318 с.
- Dahlquist, G. Special stability problem for linear multistep methods «Bit». 1963, № 3, P. 27−43.
- Яненко, H.H. Метод дробных шагов решения многомерных задач математической физики / H.H. Яненко. Новосибирск, 1966, 226 с.
- Яненко, H.H. Современные методы решения задач механики сплошной среды. Международный конгресс математиков / Ницца, 1970, С. 345−351.
- Зельдович, Я.Б. Элементы прикладной математики /Я.Б. Зельдевич А. Д. Мышкис. Изд. 2-е, испр. и доп. — М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1967. — 646 с.
- Мудров, А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль / А. Е. Мудров Томск: МП «Раско», 1991, 272 с.
- Маслеников Д.А. Влияние излучения на динамику лесного пожара / Д. А. Масленников, Л. Ю. Катаева, И. Е. Белоцерковская // XXIII Всероссийский семинар по струйным, отрывным и нестационарным течениям / Томск, 2012. С. 181−186.
- Катаева, Л.Ю. Постановка и проведение вычислительного эксперимента по исследованию аэро- и гидродинамических процессов в аварийных ситуациях природного и техногенного характера: монография Москва, РГОТУПС, 2007.218 с.
- Катаева, Л.Ю. О тепло- и массообмене бесконечного реагирующего цилиндра с нагретой средой с учетом вдува газообразных горючих продуктов, а также гомогенных и гетерогенных реакций // Изв. АИН РФ, ПММ. 2004. Т.9. С. 26−33.
- Катаева, Л.Ю., Карпухин, В.Б. О методе Гира численного моделирования динамических систем, описываемых жесткими обыкновенными дифференциальными уравнениями / Л. Ю. Катаева, В. Б. Карпухин // Наука и техника транспорта. 2008. № 1. С. 57−66.
- Валендик, Э. Н. Тепловое излучение лесных пожаров и возможное воздействие его на древостой / Э. Н. Валендик, И. В. Косов. С .88−92.
- Пилюгин H.H. Динамика излучающего газа / H.H. Пилюгин, Г. А. Тирский // М.: Изд.- во МГУ, 1979. 147 с.
- Катаева, Л.Ю. Численное моделирование динамических систем, описываемых обыкновенными дифференциальными уравнениями / Л. Ю. Катаева, В. Б. Карпухин // Наука и техника транспорта. 2008. № 2. С. 57−66.
- Холл, Дж. Современные численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений/Дж. Холл, Дж. Уайт//М.Мир, 1979. 312 с.
- Роуч, П. Вычислительная гидродинамика/ П. Роуч, М.: Мир, 1980. 618 с.
- Численные методы в задачах физики быстропротекающих процессов: учебник для втузов / A.B. Бабкин, В. И. Колпаков, В. Н. Охитин, В. В. Селиванов. — 2-е изд., испр. —М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. — 520 с.
- Моделирование трехмерной конвекции в мантии земли с применением неявного метода расщепления по физическим процессам / В. В. Чернов- Институт геологии и минералогии СО РАН // Вычислительные технологии. 2006. — Т. 11, № 4. — С. 73 — 86.
- Масленников, Д.А. Влияние холмов на динамику лесного пожара / Д. А. Масленников, Л. Ю. Катаева, Н. В. Галина // Успехи современного естествознания: материалы конференции / Пенза 2012. — № 6 — С. 189.
- Масленников, Д.А. Применение метода расщепления к моделированию пожаров на торфяниках / Д. А. Масленников, Л. Ю. Катаева // Нижегородская сессия молодых ученых. Математические науки: материалы докл. Нижний Новгород, 2010. С. 59.
- Доррер, Г. А. Математические модели динамики лесных пожаров / Г. А. Доррер -М.: Лесная промышленность, 1979. 161 с.
- Федеральная служба государственной статистики Российской Федерации // URL: http://www.gks.ru
- Территориальный орган федеральной службы государственной статистики по Нижегородской области // URL: http:// nizhstat.gks.ru
- Единая межведомственная информационно-статистическая система // URL: http://www.fedstat.ru/
- Издание Rambler Media Group lenta.ru // URL: http://lenta.ru/
- Canadian Wildland Fire Information System // URL: http: //c wfis. с fs. nrc an. gc. с а/
- URL: www.fires.kosmosnimki.ru
- Gismeteo. Прогноз погоды // URL: www.gismeteo.ru
- Катаева, Л.Ю., Масленников, Д.А., Оценка эффективности итерационно-интерполяционного метода при решении двумерных уравнений гиперболического типа // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук 2009. — № 4. — С.9−17.
- Масленников, Д.А., Катаева, Л.Ю. Моделирование лесных пожаров в трёхмерной системе координат с учётом рельефа // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. 2011. № 4 (5). 2012. С. 2338−2340.
- Масленников, Д.А., Катаева, Л.Ю., Белоцерковская И. Е. Численное моделирование динамики пожара с учетом рельефа местности и внешнего поля скоростей // Пожаровзрывобезопасность. 2012. — Т. 21, № 12.
- Масленников, Д.А. Анализ эффективности итерационно-интерполяционного метода / Д.А. Ма^Ьнников, Л. Ю. Катаева, М. В. Прокофьева // Журнал Средневолжского математического общества. -2010. Т. 12, № 4. С.130−133.