Отчет ИВМ СО РАН за 2010 год

Важнейшие научные результаты ИВМ СО РАН 2010 года

• Важнейшие научные результаты ИВМ СО РАН 2010 года
• Нелинейные эффекты магнитогидродинамической неустойчивости Кельвина-Гельмгольца
• Интеллектуальная система поддержки принятия решений при возникновении угроз пожарной безопасности
• Геоинформационная OLAP cистема оперативной аналитической обработки данных мониторинга чрезвычайных ситуаций и чрезвычайных происшествий на территориях Сибирского федерального округа
• Точные решения трехмерных уравнений идеальной жидкости
• Анализ социально-экономических процессов и состояния природной среды Красноярского края

Авторы: проф., д.ф.-м.н. Н. В. Еркаев; Dr. У. В. Амерсторфер (доктор Phd, ИКИИ ААН, Австрия)

Получены результаты численного магнитогидродинамического (МГД) моделирования нелинейной стадии неустойчивости Кельвина-Гельмгольца. Начальные возмущения задавались на фоне одномерных равновесных профилей скорости, плотности, давления и магнитного поля. На основе численного решения начально-краевой задачи для идеальных МГД уравнений выделены три стадии развития волн Кельвина-Гельмгольца: линейная стадия экспоненциального роста возмущений, нелинейная стадия формирования регулярной структуры вихрей и турбулентная стадия с нерегулярной структурой. На рис. I.1 показано распределение плотности в начальный момент (a), а также на линейной (b) и нелинейной (c,d) стадиях. Получена зависимость инкремента неустойчивости от отношения граничных значений плотности газа. Увеличение перепада плотности приводит к существенному уменьшению инкремента. Объектами приложений полученных результатов являются области обтекания солнечным ветром ионосфер планет, на границах которых имеются условия для развития неустойчивости Кельвина-Гельмгольца (Рис. I.2).

Рис. I.1. Распределение плотности на различных стадиях развития неустойчивости Кельвина-Гельмгольца: a — начальное состояние; b — линейная стадия; c и d — нелинейная стадия

Рис. I.2. Область неустойчивости в случае обтекания солнечным ветром ионосферы планеты, не имеющей собственного магнитного поля. Обтекаемая граница показана штриховой линией

1. Amerstorfer U.; Erkaev N. V.; Taubenschuss U.; Biernat H. K.
   Influence of a density increase on the evolution of the Kelvin-Helmholtz instability and vortices // Physics of Plasmas. — V. 7. — P. 072901-8.

Авторы: проф., д.т.н. Л. Ф. Ноженкова; к.т.н. В. В. Ничепорчук, к.т.н. К. В. Бадмаева, к.ф.-м.н. Е. С. Кирик, к.т.н. А. А. Евсюков, н.с. Р. В. Морозов

Программисты: А. В. Малышев, А. А. Марков; к.т.н. А. А. Дектерев (ИТ СО РАН)

Инженеры: К. Ю. Литвинцев, П. А. Необъявляющий, Д. В. Бойков (ИТ СО РАН); к.т.н., зам. нач. А. А. Мельник, зам. нач. отд. А. В. Антонов (Сиб. филиал С.-Пб. университета ГПС МЧС РФ)

Разработана и реализована в виде программного комплекса ПБ ЭКСПЕРТ модель информационно-управляющей системы поддержки принятия решений при возникновении угроз пожарной безопасности на объектах с массовым пребыванием людей.

Система позволяет исследовать условия эксплуатации объекта, выявлять и оценивать влияние рискообразующих факторов, представляющих угрозу для жизни и здоровья людей в случае пожара. Система осуществляет математическое моделирование развития опасных факторов пожара и эвакуации с учетом условий эксплуатации объекта, формирует рекомендации по противопожарным мерам (рис. I.4), выполняет 3D визуализацию (рис. I.3).

Выполнена апробация ПК ПБ ЭКСПЕРТ для учреждений образования — Института нефти и газа Сибирского федерального университета, типовых общежитий, средней школы и детского сада.

Рис. I.3. Институт нефти и газа Сибирского федерального университета. Динамическая 3D визуализация распространения дыма и эвакуации

Рис. I.4. Структурно-функциональная схема управляющей системы

1. Ноженкова Л. Ф., Мельник А. А.
   ПБ-ЭКСПЕРТ: система обеспечения пожарной безопасности на объектах с массовым пребыванием людей // Материалы III Междунар. науч.-практ. конф. «Сервис безопасности на объектах олимпийского комплекса во время подготовки и проведения XXII зимних олимпийских игр в 2014 году в г. Сочи». — Санкт-Петербург. — 2010.

2. Ноженкова Л. Ф., Кирик Е. С., Мельник А. А., Литвинцев К. Ю.
   О создании информационно-управляющей системы поддержки принятия решений по обеспечению пожарной безопасности на объектах науки и образования // Материалы XIX науч.-техн. конф. «Системы безопасности — СБ2010». — Москва: АГПС МЧС РФ. — 2010. — С. 94-97.

3. Kirik E., Yurgel'yan T., Krouglov D.
   On Influencing of a Space Geometry on Dynamics of Some CA Pedestrian Movement Model // Lecture Notes in Computer Science, Vol. 6350, Cellular Automata. — 2010. — P. 474–479.

Авторы: проф., д.т.н. Л. Ф. Ноженкова; к.т.н. В. В. Ничепорчук, к.т.н. А. А. Евсюков, н.с. Р. В. Морозов

Ст. программист: А. А. Марков

Система построена на основе интеграции технологий OLAP и ГИС. OLAP обеспечивает наглядное представление многомерных данных, выполнение аналитических операций над ними, высокое быстродействие и оперативное построение аналитических отчетов, а ГИС позволяет строить динамические картограммы, иллюстрирующие результаты анализа показателей мониторинга территорий. Результаты анализа данных представляются в виде динамических кросс-таблиц, диаграмм и картограмм. Аналитические отчеты сохраняются в виде web-публикаций и в офисных форматах. Встроенная OLAP-машина позволяет создавать сложные аналитические модели, а использование платформы ORACLE — работать с большими объемами данных в реальном времени.

Рис. I.5. Система анализа данных мониторинга чрезвычайных ситуаций на территориях Сибирского федерального округа

1. Доррер Г. А., Ничепорчук В. В.
   Распределенные системы экологического мониторинга. — Красноярск: СибГТУ. — 2010. — 232 с.

2. Ноженкова Л. Ф., Шайдуров В. В.
   OLAP-технологии оперативной информационно-аналитической поддержки организационного управления // Информационные технологии и вычислительные системы. — 2010. — № 2. — С. 15-27.

3. Шокин Ю. И., Москвичев В. В., Ничепорчук В. В.
   Методика оценки антропогенных рисков территорий и построения картограмм рисков с использованием геоинформационных систем // Вычислительные технологии. — 2010. — Т.15. — № 1. — С. 120–131.

Автор: к.ф.-м.н. Ю. В. Шанько

Для трехмерных уравнений Эйлера течения идеальной жидкости построены несколько новых классов точных решений. Полученные точные решения имеют произвол в две функции двух переменных. Построены примеры, которые можно интерпретировать как движение частиц жидкости по спиралям, при котором вся жидкость ограничена твердой стенкой, а также как нестационарное движение жидкости, заключенной между двумя свободными границами и твердой стенкой.

Рис. I.6. Примеры течения. Незамкнутые линии на рисунках являются траекториями движения частиц жидкости вдоль стенок. Остальные траектории имеют ту же форму и получаются из изображенных путем сжатия в направлении оси симметрии

1. Шанько Ю. В.
   О некоторых точных решениях трехмерных уравнений идеальной жидкости // Вычислительные технологии. — 2010. — Т. 15. — № 5. — С. 123–130.

Автор: д.ф.-м.н., проф. Н. Я. Шапарев

На основе разработанной системы показателей устойчивого развития, представлено состояние земельных, лесных, водных, биологических, минерально-сырьевых, продовольственных, экономических и социальных ресурсов Красноярского края и показано, что динамика развития края имеет неустойчивый характер.

Рис. I.7. Обложка книги «Ресурсы Красноярского края в показателях устойчивого развития»

1. Шапарев Н. Я.
   Ресурсы Красноярского края в показателях устойчивого развития. — Красноярск: КГПУ им. В. П. Астафьева. — 2009. — ISBN:978-5-85981–354-4. — 352 с.