Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Высшая математика»

К защите допустить

зав. кафедрой, д-р физ.-мат. наук, профессор

______________________ П.В. Виноградова

_______________ 2015 г.

Численное моделирование реальных атмосферных мезомасштабных вихрей на юге Дальнего Востока

Дипломная работа

ДР 010501.65.952

Студент гр.952 _______________________ Д.П. Истомин

Руководитель

канд. физ.-мат. наук _______________________ С.О. Романский

Консультант по безопасности

жизнедеятельности ____________________________ Е.А. Мулина

Консультант по экономике ________________________ С.Н. Курякина

Нормоконтроль ________________________ Е.П. Суляндзига

Хабаровск – 2015Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

(ДВГУПС)

__________________________________Кафедра _____________________

(наименование УСП) (название кафедры (ПЦК))

Направление (специальность) __________________________________________________

(код, наименование направления или специальности)

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой

«_____» _____ 20____г.

ЗАДАНИЕ

на выпускную квалификационную работу студента

Истомин Дмитрий Павлович

(фамилия, имя, отчество)

1.Тема ВКР: Численное моделирование реальных атмосферных мезомасштабных вихрей на юге Дальнего Востока

утверждена приказом по университету от «13» марта 2015г. №185а

2. Срок сдачи студентом законченной ВКР «_____»__________ 20____

3. Исходные данные к работе

4.Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов):

моделирование атмосферных вихрей в городах Благовещенск и Хабаровск в дни наблюдения явления c шагом по пространству в 15 км и 500 м.; изучение свойств и внутренней структуры модельных вихрей; оценить возможности модели прогноза погоды Weather Research and Forecasting (WRF) по моделированию таких атмосферных вихрей; требования к помещениям, предназначенным для эксплуатации персональных компьютеров; учет затрат на производство.

6. Дата выдачи задания_________________________________________________________________

ОТЗЫВ

на выпускную квалификационную работу

студента Истомина, Д. П. 952 группы кафедры «Высшая математика» Естественнонаучного института Дальневосточного государственного университета путей сообщения

ВКР содержит пояснительную записку на 88 страницах, 21 рисунков, 1 приложение.

Дипломная работа написана на актуальную тему моделирования такого опасного явления как смерч на примере событий отмеченных летом 2011 г. в городах Благовещенск и Хабаровск. Студент использовал в качестве инструмента моделирования негидростатическую модель Weather Research and Forecasting. Одной из целей исследования было определение возможности моделирования указанных смерчей данной моделью. Студентом данная цель была достигнута – в дипломе показана возможность моделирования мезомасштабного атмосферного вихря с вертикальной осью вращения указанной моделью; приведена конфигурация модели и сделано обоснование выбора параметров расчета.

Второй целью исследования было изучение свойств и характеристик смерчей с помощью выбранной модели. В работе приводится описание значений полей температуры, скоростей ветра, давления на земле и на высотах, которые позволяют оценить силу вихря и его особенности. Проведен анализ рассчитанных метеорологических данных. Показана траектория перемещения вихря. В работе приведены многочисленные рисунки, в том числе трехмерные, которые позволяют детально рассмотреть характеристики рассмотренных смерчей.

В процессе работы над дипломным проектом студент Д.П. Истомин показал хорошую подготовку, способности к изучению незнакомой предметной области и умение творчески решать сложные задачи. Выполненная работа заслуживает оценки «отлично», а студент Д.П. Истомин присвоения квалификации «математик, системный программист».

Руководитель ВКР _______________ /Романский, С.О./ 31.05.2015

Аннотация

There was a tornado in Blagoveshchensk on July 31, 2011. The event is classified by F0-F1 on the Fujita-Pearson scale. The report describes the tornado event, and I analyze numerical simulations to explain this tornado, its features, and possibilities to prediction of tornadoes on the southern part of Russian Far East. We used non-hydrostatic model atmosphere Weather Research and Forecasting (WRF) with grid distance of 500 m.

Реферат

Дипломная работа 88 с., 21 рис., 4 табл., 17 источников, 1 прил.

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕАЛЬНЫХ АТМОСФЕРНЫХ МЕЗОМАСШТАБНЫХ ВИХРЕЙ НА ЮГЕ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА

Объектом исследования являются реальные атмосферные процессы. Цель работы — моделирование мезомасштабного атмосферного вихря, изучение его свойств, оценка возможностей модели Weather Research and Forecasting по моделированию таких вихрей.

В процессе работы проводились исследования вихрей в городах Благовещенск и Хабаровск. Было выполнено три расчета по двум городам и с различным шагом по пространству на 72 часа вперед. Моделирование проводилось на сетке размером 900 x 900 км.

В процессе работы показана возможность использования модели WRF-ARW для моделирования мезомасштабных атмосферных вихрей применительно к территории Дальнего Востока России.

СОДЕРЖАНИ

ВВЕДЕНИЕ 8

1 Смерчи на Дальнем Востока 12

1.1 Общее описание атмосферных вихрей с вертикальной осью вращения 12

1.2 Признаки торнадо 15

1.3 Дополнительные параметры идентификации смерча 16

2 Модель прогноза погоды 18

2.1 Модель WRF-ARW, как аппарат для проведения экспериментов 18

2.1.1 Описание модели WRF-ARW 18

2.1.2 Исходные уравнения 19

2.2 Параметризация турбулентности 27

2.3 Настройка модели для моделирования 30

3 Анализ проведенных экспериментов 34

3.1 Результаты моделирования в г. Благовещенск 35

3.2 Результаты моделирования в г. Хабаровск 48

4. Требования к помещениям, предназначенным для эксплуатации персональных компьютеров 51

4.1 Особенности организации рабочего места пользователя персонального компьютера 51

4.2 Анализ опасных и вредных факторов при работе за персональным компьютером 55

4.2.1 Зрительные нарушения 58

4.2.2 Заболевания опорно-двигательного аппарата 59

4.2.3 Заболевания кистей рук 60

4.2.4 Аллергия 61

4.2.5 Влияние на нервную систему 62

4.3. Требования к помещениям, предназначенным для эксплуатации персональных компьютеров 62

4.4. Анализ конкретного рабочего места на соответствие требованиям 67

5 УЧЕТ ЗАТРАТ НА ПРОИЗВОДСТВО 69

5.1 Задачи учета затрат на производство 69

5.2 Классификация производственных затрат 70

5.3 Состав затрат, включаемых в себестоимость продукции 72

5.4 Анализ учета затрат на производство программного обеспечения по моделированию атмосферных вихрей 74

Заключение 76

Список использованных источников 78

Приложение А. 80

Результаты моделирования в городе Благовещенск 80

ВВЕДЕНИЕ

Смерчи относятся к опасным явлениям погоды и формируются при соприкосновении двух воздушных масс: теплой влажной и сухой холодной. Такое взаимодействие двух противоположных по температуре масс воздуха может привести к появлению узкого быстро вращающегося атмосферного вихря, который протягивается от грозового облака до земли [1]. Такие явления, как правило, наблюдаются в США, но в последнее время слабые смерчи отмечаются и на территории юга Дальнего Востока России.

Как правило, параметры вихря (скорость вращения, распределение полей давления и температуры в смерче и др.) не измеряются, и сила явления оценивается косвенно по величине нанесенных разрушений, времени существования и пройденному пути (по шкале Фуджита-Пирсона [2]).

31 июля 2011 г. около 18 ч. по местному времени в г. Благовещенск и 7 июня 2011г. около 15 ч. по местному времени в г. Хабаровск наблюдалось довольно редкое для данных местностей погодное явления как торнадо (воздушный смерч или вихрь). Опираясь на данные, собранные на территории СССР с 1844 по 1988 гг. было зафиксировано 248 случаев смерчей, но ни один из них не наблюдался на Дальнем Востоке России [3,4]. В г. Благовещенск в результате прохождения смерча пострадали жители, и был нанесен серьезный урон городу (сорваны крыши, повалены деревья и автомобили, порваны линии электропередач). По шкале интенсивности данный смерч достиг уровня F1, т.е. скорость ветра в вихре достигала порядка 30-40 м/c [5]. По данным Гидрометцентра России, это первый в истории страны вихрь, который прошел по центру города. В Хабаровске никто не пострадал, т.к. воздушный смерч даже не достиг земли.

Данные события послужили основой для создания данной работы. В исследовании поставлены следующие задачи: моделирование данного смерча с целью изучения его свойств и возможности прогнозирования атмосферных вихрей с вертикальной осью вращения в будущем в других районах юга Дальнего Востока России; оценка возможности модели прогноза погоды Weather Research and Forecasting (WRF) [6] по моделированию таких атмосферных вихрей.

Развиваются исследовательские модели, предназначенные для описания одного или нескольких близких атмосферных явлений. К таким исследовательским моделям можно отнести модели, описывающие такие процессы, как обтекание воздушной̆ массой̆ неровностей̆ земли, образование облаков, возникновение шквалов, смерчей̆ и торнадо. Так, например, А. С. Монин, А. М. Обухов разработали общий подход к параметризации приземного слоя атмосферы. У. Огура показал способы упрощения общей̆ системы термодинамики атмосферы для конкретных локальных явлений. Л. Куо предложил модель, описывающую возникновение локальных атмосферных вихрей̆. Б. Клемп разработал модель динамики грозового образования. В Советском Союзе моделированием локальных явлений, в том числе смерчей, облаков и т.д., плотно занимался Гутман Л.Н.

Исследование данного погодного явления чрезвычайно затрудненно, так как торнадо имеет свойства появляться неожиданно, имеет непродолжительное время жизни и происходят на не больших территориях. Но, все-таки, известны следующие факты: смерч зарождается из материнского облака, спускается вниз в виде длинного столба, длина которого составляет несколько сот метров. Средние размеры материнского облака – примерно 4-5 км в высоту и 5-10 км в длину; давление во внутренней плоскости сильно понижено [7].

Физическая природа смерча и причины его образования до сих пор окончательно не выяснены. Однако, условия, при которых возникают смертоносные вихри достаточно хорошо известны. В летнее, теплое время мы часто встречаем кучевые облака. Их называют конвективными, потому что при определенных условиях: сильно прогретой поверхности земли или воды, возникает восходящие движение теплого и влажного воздуха. В определенный момент воздух конденсируется, при этом образуются капли воды и выделяется большое количество тепла, которое повышает температуру воздуха и еще сильнее ускоряет движение вверх, облака быстро увеличивается. Капли воды и остатки не сконденсированного пара достигает высоты с отрицательным показателем температуры и превращаются в льдинки. После того, как грозовое облако сформировалось, потенциальная энергия, накопленная при термической конвекции во время подъема воздуха, переходит вначале в вертикальную кинетическую, а затем и во вращательную энергию движения. Итак, в нижней части облака появляется воронка. Внутри воронки воздух разряжен, следовательно, воронка опустится в том случае, если ее стенки тяжелее воздуха. Так, сформированные ранее вода и лед тяжелее воздуха и способствуют движению вниз воронки и образованию столба смерча [1,7].

Немного затронем истории «русских торнадо». Русское слово «смерч» происходит от слова «сумрак», поскольку смерчи появляются из черных грозовых облаков, затягивающих небо.

Первое упоминание о смерче в России относится к 1406 г. Так, Троицкая летопись сообщает, что под Нижним Новгород «вихорь страшен зело» поднял в воздух упряжку вместе с лошадью и человеком и унес так, что они стали «невидимы бысть».

29 июня 1904 года близ Москвы зародился разрушительный смерч с шириной столба около 500 метров. В тоже время западнее шел второй смерч – он двигался по железной дороге. Оба смерча встретились в густо застроенных районах Москвы. По мере их продвижения наступала тьма, которая сопровождалась страшным шумом, ревом и свистом. Выпал град небывалых размеров; отдельные градины достигали массы в 400 – 600 граммов.

21 августа 1985 г. близ Сочи с моря на сушу вышел смерч. Вся содержавшаяся в нем вода – возможно, несколько сотен тысяч кубометров – пролилась в верховьях реки Хобзы. Образовался водяной вал высотой 5,5 метра и шириной около 150 метров, который понесся к морю сметая все на своем пути [7].

Крупные смерчи могут поднять в воздух даже очень увесистые предметы. Когда воронка слабеет, вся эта объекты падает вниз, чаще всего вместе с дождем. Стечение обстоятельств порождает различные курьезные происшествия. Так, отмечены массовое падение мелкой рыбы и лягушек. Или, классика жанра — "кровавые дожди" после смерчей [8].

1890 г. В одной из деревень Тульской губернии смерч прихватил с собой разостланные на лугу для отбелки холсты. Пропажа обнаружилась в соседней деревне, где была воспринята как божественное знамение.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР