Контакти Карта сайту

Лабораторія методів математичного моделювання процесів екології та енергетики (А.В. Гладкий)

 

 

Завідувач лабораторії – Гладкий Анатолій Васильович, доктор фізико-математичних наук, професор.

 

Лабораторію створено в лютому 2016 р. на базі відділу математичних систем моделювання проблем екологiї та енергетики, заснованого у 1992 році членом-кореспондентом НАН України, доктором фізико-математичних наук, професором, Заслуженим діячем науки і техніки України В.В.Скопецьким, який очолював відділ до 2010 року. У лабораторії працюють 7 співробітників, серед них – 2 доктори та 4 кандидати наук.

 

ОСНОВНІ НАПРЯМИ НАУКОВОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

 

  • математичне моделювання та оптимізація хвильових процесів у неоднорідних середовищах;
  • методи ідентифікації динаміки розподілених просторово-часових процесів;
  • процеси геогідродинаміки в рамках некласичних математичних моделей;
  • інформаційні технології фізико-механічних процесів у неоднорідних середовищах.

 

НАЙВАЖЛИВІШІ РЕЗУЛЬТАТИ

 

Фундаментальні:

  • побудовано математичні моделі та обчислювальні алгоритми методу скінченних елементів розрахунку фізико-механічних процесів у неоднорідних областях з включеннями. Отримано умови розв’язання класів задач і нові алгоритми методу скінчених елементів на класах розривних функцій;
  • створено та досліджено широкий клас математичних моделей поширення хвильових процесів у неоднорідних середовищах у вигляді крайових (початково-крайових) задач для еліптичних (параболічних типу Шредінгера) хвильових рівнянь із комплексним несамоспряженим оператором;
  • розроблено нові чисельно-аналітичні методи розв’язання крайових задач для хвильових рівнянь із комплексним несамоспряженим оператором. Запропоновано методи дослідження коректності задач із комплексним несамоспряженим оператором;
  • розроблено методологію побудови загальних псевдорозв’язків прямих і обернених задач динаміки систем із розподіленими параметрами в обмежених просторово-часових областях;
  • розроблено конструктивні методи математичного моделювання релаксаційних процесів тепломасопереносу, фільтраційної консолідації та фільтраційно-конвективної дифузії.
  •  запропоновано і розвинено системний підхід до моделювання динамічних консолідаційних процесів на основі нових математичних моделей з урахуванням насиченості масиву бінарними сольовими розчинами, релаксаційності фільтраційного та дифузійного процесів, неізотермінчості складових процесу.

 

Прикладні:

  • розроблено систему автоматизованого розрахунку полів і оптимізації конструкцій «САРПОК»;
  • розроблено програмно-алгоритмічний комплекс для розв’язання задач аналізу та оптимізації акустичних полів у підводних хвилеводах;
  • виконано дослідження режимів функціонування ряду об’єктів енергетики та гідротехніки, у тому числі ставка-охолоджувача ЧАЕС;
  • розроблено паралельні алгоритми для кластерних систем, зокрема кластерів із графічними процесорами, розв’язання задачі моделювання процесу електрокінетичної очистки грунтів з урахуванням його неізотермічності та релаксаційності.

 

Наукові дослідження та основні науково-практичні результати

 

1) «Розробити теоретичні основи математичного моделювання геоекологічних процесів на базі локальних та дробово-диференціальних моделей»

(01.01.2014 – 31.12.2018). Науковий керівник – д.ф.-м.н., проф., зав.від.  Гладкий А.В. , відповідальні виконавці: д.т.н., проф., п.н.с. Булавацький В.М., к.ф-м.н, с.н.с. Благовещенська Т.Ю., к.т.н., с.н.с. Богаєнко В.О., к.ф.-м.н., с.н.с. Марченко О.О.

 

Мета проекту – розробка моделей, чисельних алгоритмів, програмно-алгоритмічних засобів для розв’язання актуальних еколого-інформаційних задач на основі адаптованих класичних та нових некласичних математичних моделей. 

 

Короткий зміст. На базі апарату інтегро-диференціальних рівнянь дробового порядку будуть створені теоретичні основи математичного моделювання  динаміки міграційних і консолідаційних процесів за локально-нерівноважних  геогідродинамічних умов, розроблені нові некласичні математичні моделі, що враховують вплив  фрактальної структури грунтів на водний та сольовий режими. Будуть розроблені нові математичні моделі взаємодіючих процесів динамічного стану грунтових масивів з урахуванням гідротермічного режиму,  математичні моделі задач формування й поширення акустичних полів на базі еліптичних (параболічних типу Шредінгера) хвильових рівнянь з комплекснозначним несамоспряженим оператором. Для математичного моделювання досліджуваних класів процесів переносу будуть створені комп’ютерні програми, розроблені паралельні алгоритми з урахуванням архітектурних особливостей сучасних паралельних обчислювальних систем.

 

2) «Розробити інформаційну технологію дослідження динаміки локально-нерівноважних геоміграційних процесів на базі сучасних паралельних обчислювальних систем» (01.01.2015 – 31.12.2017). Науковий керівник –д.т.н., проф., п.н.с. Булавацький В.М., відповідальні виконавці: к.т.н., с.н.с. Богаєнко В.О., к.ф.-м.н., с.н.с. Марченко О.О.

 

Мета проекту – створення ефективної інформаційної технології для дослідження еколого-інформаційних задач прогнозування динаміки процесів міграції забруднень в підземних фільтраційних потоках, процесів консолідації ґрунтових основ накопичувачів промислових і побутових стоків за складних геогідродинамічних умов, стійкості ґрунтових масивів за умов врахування їх гідротермічного режиму.

 

Короткий зміст. На основі методів скінченних різниць та скінченних елементів будуть створені програмно-алгоритмічні засоби для дослідження динаміки процесів консолідації  ґрунтових основ накопичувачів промислових та побутових стоків, заповнених сольовими розчинами чи іншими шкідливими для навколишнього середовища домішками, процесів міграції розчинних забруднюючих речовин у підземних фільтраційних потоках за умов плоско-вертикальної або планової фільтрації, а також процесів визначення умов стійкості ґрунтових масивів з урахуванням їх гідротермічного режиму. Будуть розроблені та програмно реалізовані чисельні алгоритми, зокрема, для кластерних систем.

 

3) «Розробити теоретичні засади інформаційних технологій на основі нечітких мультиагентних моделей аналізу даних, комбінаторної оптимізації та розподілених процесів в екології » (01.01.2012 – 31.12.2016). Науковий керівник  –    чл.-кор. НАНУ, д.ф.-м.н., проф., зав.від. Гупал А.М.,  відповідальні виконавці: д.ф.-м.н., проф., зав. від. Гладкий А.В.  д.т.н., проф., п.н.с.  Булавацький  В.М., к.ф.-м.н., с.н.с. Марченко О.О., к.ф-м.н, с.н.с. Благовещенська Т.Ю., к.т.н., с.н.с. Богаєнко В.О.

 

Мета проекту – розробка та дослідження математичних моделей, методів та засобів створення перспективних мультиагентних інформаційних технологій для моделювання складних екологічних процесів у високопродуктивному паралельному середовищі.

 

Короткий зміст. При дослідженні розподілених екологічних процесів в суттєво нерівноважних умовах математичні моделі описуються некласичними диференціальними рівняннями в частинних похідних третього і більш високого порядків, водночас для дослідження властивостей середовищ фрактальної структури необхідно залучити представлення геометрії дробової розмірності. Застосування апарату диференціальних рівнянь дробового порядку дозволить глибше зрозуміти відомі результати і одержати нові класи розв’язків, які неможливо отримати з використанням традиційних підходів.

У зв’язку зі складністю математичних моделей оптимізаційних задач в екології та потребою ефективної реалізації відповідних обчислювальних алгоритмів будуть розроблені мультиагентні методи оптимізації, архітектури мультиагентних систем, а також паралельні алгоритми, що ефективно використовуватимуть особливості сучасних паралельних обчислювальних систем.

 

Основні результати лабораторії у 2015 році та напрямки можливого впровадження:

 

  • На основі нових дробово-диференціальних математичних моделей розроблені чисельні методи та обчислювальні алгоритми для моделювання динамічних процесів рівноважного і нерівноважного конвективно-дифузійного перенесення забруднень при фільтрації розчинних речовин у підземних водах.
    Створене математичне та алгоритмічне забезпечення дозволяє більш точно прогнозувати ступінь забруднення підземних вод.
  • Розроблено паралельні алгоритми для багатопроцесорних обчислювальних систем, зокрема кластерів з графічними процесорами, для моделювання динамічних процесів нерівноважної у часі конвективної дифузії забруднень при плоско-вертикальній та плановій фільтрації підземних вод.
    Отримані результаті дозволяють суттєво прискорити моделювання процесів фільтрації забруднень у водоносних горизонтах.
  • Створена паралельна для кластерних систем та мультиагентна архітектури реалізації алгоритму ройового інтелекту розв’язання оптимізаційних задач процесів фільтраційної консолідації.
    Реалізація запропонованої архітектури дозволяє прискорити автоматизований пошук рішень при проектуванні інженерних споруд для захисту від шкідливої дії підземних вод.
  • На основі методу скінченних елементів розроблено чисельні алгоритми для моделювання динамічного стану ґрунтових масивів з урахуванням гідротермічного режиму.
    Запропоновані алгоритми дозволяють більш адекватно оцінювати стійкість наземних споруд шляхом врахування температурного режиму. Отримані результати можуть бути використані при оцінюванні стійкості промислових, водогосподарських та гідротехнічних споруд, зокрема, побудованих на ґрунтових схилах, а також для прогнозування можливості виникнення аварійних ситуацій.
  • Методом скінченних різниць розроблено чисельно-аналітичний метод моделювання гармонічних хвильових процесів  в неоднорідних середовищах для різних граничних умов та умов спряження, що дозволяє більш адекватно враховувати особливості середовищ при дослідженні процесів поширення акустичних хвиль в неоднорідних хвилеводах.

 

 

Список наукових співробітників лабораторії № 141

 

ПІБ

Посада

Науковий ступінь

Вчене звання

Контакти

 Благовещенська Тетяна Юріївна

  с.н.с.

к.ф.-м.н.

 

 (044) 526 21 69

 dept175@insyg.kiev.ua

 Богаєнко Всеволод Олександрович

  с.н.с.

к.т.н.

 

 (044) 526 21 69

 dept175@insyg.kiev.ua

 Булавацький Володимир Михайлович

п.н.с.

д.т.н.

проф.

 (044) 526 21 69 

  dept175@insyg.kiev.ua

 Гладкий Анатолій Васильович 

 зав.лаб.

д.ф.-м.н.

проф.

 (044) 526 21 69

 gladky@ukr.net

 Марченко Ольга Олексіївна

  с.н.с.

к.ф.-м.н.

с.н.с.

 (044) 526 21 69

 dept175@insyg.kiev.ua

 Самойленко Тетяна Анатоліївна

  н.с.

к.ф.-м.н.

 

 (044) 526 21 69

 dept175@insyg.kiev.ua

 

 

 

 

 

 

 

Пошук
 
Пошта

 
 3d принтери та станки з ЧПУ в Україні