Дисертацію присвячено удосконаленню методів і засобів математичного і комп’ютерного моделювання руху газових сумішей у приземному шарі атмосфери з урахуванням складного рельєфу, хімічної взаємодії та токсичного характеру домішок. Розроблено новий клас тривимірних математичних моделей у вигляді нелінійних початково-крайових задач зі складними граничними умовами, які відрізняються розрахунковими схемами для моделювання характерних сценаріїв виникнення і руху газових сумішей. Розв’язання поставлених задач проведено методом С. К. Годунова, який модифіковано для газових сумішей. Розроблено методологію визначення факторів впливу збуреного повітря на довкілля та прогнозу наслідків із застосуванням модифікованого апарату пробіт-аналізу. Побудовано програмний засіб комп’ютерної реалізації системної моделі підтримки прийняття рішень для пошуку ефективних захисних споруд. Адекватність математичної моделі валідовано і верифіковано, а високу ефективність її комп’ютерної реалізації обґрунтовано теоретично і підтверджено практично. Основні результати дослідження знайшли застосування у промисловості на етапі експертної оцінки наслідків потрапляння в атмосферу вибухонебезпечних і токсичних газових домішок.
Дисертаційна робота вирішує актуальну науково-прикладну проблему розроблення математичних моделей, методології та комп’ютерних засобів для аналізу руху багатокомпонентної газової суміші у розташуванні техногенних об’єктів, які працюють в умовах формування факторів впливу збурень повітря на довкілля, і пошуку раціональних конструкцій захисних засобів для усунення або пом’якшення наслідків впливу.
Дисертація направлена на розв’язання існуючого стійкого протиріччя, яке полягає у невідповідності зростаючих вимог до ефективності функціонування промислових аеродинамічних систем та надійності захисної інфраструктури аварійних техногенних об’єктів в умовах поширеного використання обчислювального експерименту, з одного боку, і наявним рівнем розвитку методологічної бази, яка включає моделі, методи та програмні засоби комп’ютерної реалізації системної моделі підтримки прийняття рішень на основі чисельного аналізу змінних стану повітря техногенних об’єктів для забезпечення вимог безпеки, – з іншого боку.
Метою роботи є системне вдосконалення та підвищення ефективності математичних моделей, методології та програмного засобу комп’ютерної реалізації системної моделі підтримки прийняття рішень для аналізу руху багатокомпонентної газової суміші у розташуванні техногенних об’єктів в умовах формування факторів впливу збурень повітря на довкілля і пошуку раціональних конструкцій захисних засобів для усунення або пом’якшення наслідків цього впливу.
Об’єктом дослідження є процеси аналізу і прогнозу стану повітряного середовища техногенних об’єктів в умовах формування факторів впливу збурень на довкілля і пошуку раціональних конструкцій захисних засобів для усунення або пом’якшення наслідків впливу.
Предметом дослідження є тривимірні математичні моделі та обчислювальні методи аналізу процесів формування і руху багатокомпонентної газової суміші у повітряному середовищі техногенних об’єктів в умовах формування факторів впливу збурень на довкілля.
Методи дослідження. Теоретичною основою роботи є методи математичного моделювання, обчислювальні методи математичної фізики, обчислювальної математики, пробіт-аналізу, теорій оцінки ризиків і прийняття рішень. Для побудови програмного засобу комп’ютерної реалізації системної моделі використовувалися принципи теорії комп’ютерних систем моделювання.
На основі проведених теоретичних і експериментальних досліджень отримано нове рішення важливої науково-прикладної проблеми, сформовано та розвинуто новий науковий напрямок – розроблення, узагальнення та розвиток теоретичних основ математичного і комп’ютерного моделювання руху небезпечних газоповітряних сумішей у розрахунковому просторі техногенного об’єкта, що відрізняється від існуючих рішень більш повним відображенням процесів тепломасопереносу, розробкою ефективних обчислювальних методів, призначених для розв’язання нестаціонарних початково-крайових і нелокальних задач, на основі сучасних технічних і інформаційних засобів.
