Роль ЭВМ в моделировании процессов техногенного характера

Цель курсовой работы - изучить роль компьютеров в области моделирования техногенных процессов.

Приведем примеры. Возьмем в качестве исследования – взаимодействие потока жидкости или газа с телом, которое представляется как препятствие для данного потока. Практика свидетельствует о том, что сила сопротивления потоку со стороны тела стремительно увеличивается с ростом скорости потока, но при некоторой достаточно высокой скорости эта сила скачком уменьшается с тем, чтобы с дальнейшим увеличением скорости снова возрасти. Какая же причина уменьшения силы сопротивления? Математическое моделирование поможет дать четкий и верный ответ: в момент скачкообразного уменьшения сопротивления вихри, которые возникают в потоке жидкости или газа позади обтекаемого тела, резко отрываются от него и уносятся с потоком.
Далее рассмотрим пример из иной сферы: мирно сосуществовавшие со стабильными численностями популяции двух видов особей, которые имеют совместную кормовую базу, неожиданно резко меняют численность – в данном случае математическое моделирование помогает с весьма большей долей достоверности прийти к истинной причине происходящего явления, либо, опровергнуть определенную гипотезу о его причинах.
Разработка концептуальной программы управления объектом – другая возможная цель моделирования. Например, необходимо определиться, каким образом запрограммировать режим полета самолета с целью достижения максимальной безопасности. Каким образом разработать график выполнения многочисленных работ на строительстве большого объекта для того, чтобы завершить в максимально короткий срок.
Наконец, предусмотреть и спрогнозировать последствия воздействий на объект может быть как относительно простым делом (в несложных физических системах), так и чрезвычайно сложным. Если относительно легко ответить на вопрос об изменении режима распространения тепла в тонком стержне в зависимости от изменений в составляющем его сплаве, то несравненно труднее проследить (предсказать) экологические и климатические последствия строительства крупной ГЭС или социальные последствия изменений налогового законодательства.
В том случае, когда математическая модель уже сформулирована, следует избрать метод ее исследования. Как правило, для решения одной и той же задачи есть несколько конкретных методов, различающихся эффективностью, устойчивостью и т.д. От верного выбора метода часто зависит успех всего процесса.
После разработки алгоритма и составления программы для ЭВМ разработчикам следует решить с ее помощью элементарную тестовую задачу (желательно, с заранее известным ответом) с целью избежать и устранить серьезные ошибки. По существу, тестирование может продолжаться довольно длительный период и завершиться тогда, когда конечный пользователь признает результаты работы программы достоверными.
Затем проводят численный эксперимент, и выясняется, соответствует ли модель реальному объекту (процессу). Модель адекватна реальному процессу, если некоторые характеристики процесса, полученные на ЭВМ, совпадают с экспериментальными с высоко степенью точности. В случае несоответствия модели реальному процессу возвращаются к предыдущим этапам.

Имитационные модели, разработанные на компьютерах, содержат представления об элементах системы, их взаимодействии в виде математических объектов: формул, уравнений, матриц, логических процедур, графиков, таблиц, баз данных, оперативной информации экологического мониторинга.
С разработкой и внедрением многомерных моделей появились перспективы к объединению информации касающейся промышленной безопасности и экологии, а также появилась возможность проектировать и опробировать эффективные модели оптимальных стратегий. По мере того, насколько хорошо изучена сложная экологическая система, зависит обоснование математической модели. В том случае, если наблюдается тесная связь экспериментального исследования и математического моделирования математическая модель может служить необходимым промежуточным звеном между опытными данными и основанной на них теорией изучаемых процессов.
Моделируя глобальные экологические процессы, не стоит забывать, что нужно учитывать огромное число факторов, пространственную неоднородность Земли, физические и химические процессы, антропогенные воздействия, связанные с развитием промышленности и ростом народонаселения. Из-за высокой сложности данной задачи требуется применение системного подхода, впервые введённого в практику математического моделирования.
Все поставленные задачи в работе выполнены, сделаны соответствующие выводы.