Published July 26, 2017
| Version v1
Publication
Open
Modelagem da dispersão de poluentes na atmosfera combinando o ADMM com homogeneização matemática
- 1. Universidade Federal do Rio Grande do Sul
- 2. Universidade Federal de Pelotas
- 3. University of Havana
Description
O método multicamadas de advecção-difusão (ADMM) produz soluções semianalíticas precisas dos problemas de valores de contorno/iniciais para equações de advecção-difusão com coeficientes variáveis que modelam a dispersão de poluentes na atmosfera, e apresenta o menor custo computacional quando comparado com outros métodos baseados em transformadas integrais. Contudo, em situações operativas tais como desastres naturais/industriais que resultam na fuga de poluentes na atmosfera, é necessário aferir rapidamente e com exatidão a distribuição da concentração dos poluentes no nível do solo para minimizar o impacto na saúde e na economia. Aqui, para acelerar a disponibilidade de resultados com mínima perda de precisão, o ADMM é combinado com homogeneização matemática, cujo emprego na modelagem de dispersão de poluentes parece ser novidade. A abordagem proposta é comparada com a aplicação direta do ADMM e às observações do experimento de Hanford para avaliar a exatidão das estimativas, assim como sua eficiência computacional, considerando condições atmosféricas estáveis. Os resultados mostram que a combinação do ADMM com a homogeneização matemática apresenta uma redução significativa no custo de tempo computacional.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تنتج طريقة التقريب والانتشار متعدد الطبقات (ADMM) حلولًا شبه تحليلية دقيقة للقيمة الحدية/المشكلات الأولية لمعادلات التقريب والانتشار مع معاملات متغيرة تقوم بنمذجة تشتت الملوثات في الغلاف الجوي، وتقدم أقل تكلفة حسابية عند مقارنتها بالطرق المتكاملة الأخرى القائمة على التحويل. ومع ذلك، في الحالات التشغيلية مثل الكوارث الطبيعية/الصناعية التي تؤدي إلى تسرب الملوثات إلى الغلاف الجوي، من الضروري قياس توزيع تركيز الملوثات على مستوى الأرض بسرعة ودقة لتقليل التأثير على الصحة والاقتصاد. هنا، لتسريع توافر النتائج مع الحد الأدنى من فقدان الدقة، يتم دمج ADMM مع التجانس الرياضي، الذي يبدو أن استخدامه في نمذجة تشتت الملوثات جديد. تتم مقارنة النهج المقترح بالتطبيق المباشر لـ ADMM وملاحظات تجربة Hanford لتقييم دقة التقديرات، وكذلك كفاءتها الحسابية، مع مراعاة الظروف الجوية المستقرة. تظهر النتائج أن الجمع بين ADMM مع التجانس الرياضي يمثل انخفاضًا كبيرًا في تكلفة الوقت الحسابي.Translated Description (English)
The multilayer advection-diffusion (ADMM) method produces accurate semi-analytical solutions of the boundary value/initial problems for advection-diffusion equations with variable coefficients that model the dispersion of pollutants in the atmosphere, and presents the lowest computational cost when compared to other integral transform-based methods. However, in operational situations such as natural/industrial disasters that result in the escape of pollutants into the atmosphere, it is necessary to quickly and accurately measure the distribution of the concentration of pollutants at ground level to minimize the impact on health and the economy. Here, to accelerate the availability of results with minimal loss of accuracy, ADMM is combined with mathematical homogenization, whose use in pollutant dispersion modeling seems to be novel. The proposed approach is compared with the direct application of the ADMM and the observations of the Hanford experiment to evaluate the accuracy of the estimates, as well as their computational efficiency, considering stable atmospheric conditions. The results show that the combination of ADMM with mathematical homogenization presents a significant reduction in the cost of computational time.Translated Description (French)
La méthode d'advection-diffusion multicouche (ADMM) produit des solutions semi-analytiques précises de la valeur limite/des problèmes initiaux pour les équations d'advection-diffusion avec des coefficients variables qui modélisent la dispersion des polluants dans l'atmosphère, et présente le coût de calcul le plus faible par rapport à d'autres méthodes basées sur la transformation intégrale. Cependant, dans des situations opérationnelles telles que les catastrophes naturelles/industrielles qui entraînent la fuite de polluants dans l'atmosphère, il est nécessaire de mesurer rapidement et avec précision la distribution de la concentration de polluants au niveau du sol afin de minimiser l'impact sur la santé et l'économie. Ici, pour accélérer la disponibilité des résultats avec un minimum de perte de précision, ADMM est combiné à l'homogénéisation mathématique, dont l'utilisation dans la modélisation de la dispersion des polluants semble être nouvelle. L'approche proposée est comparée à l'application directe de l'ADMM et aux observations de l'expérience de Hanford pour évaluer la précision des estimations, ainsi que leur efficacité de calcul, compte tenu des conditions atmosphériques stables. Les résultats montrent que la combinaison de l'ADMM avec l'homogénéisation mathématique présente une réduction significative du coût du temps de calcul.Translated Description (Spanish)
El método de advección-difusión multicapa (ADMM) produce soluciones semi-analíticas precisas del valor límite/problemas iniciales para ecuaciones de advección-difusión con coeficientes variables que modelan la dispersión de contaminantes en la atmósfera, y presenta el menor costo computacional en comparación con otros métodos basados en transformadas integrales. Sin embargo, en situaciones operativas como desastres naturales/industriales que resultan en el escape de contaminantes a la atmósfera, es necesario medir de manera rápida y precisa la distribución de la concentración de contaminantes a nivel del suelo para minimizar el impacto en la salud y la economía. Aquí, para acelerar la disponibilidad de resultados con una pérdida mínima de precisión, el ADMM se combina con la homogeneización matemática, cuyo uso en el modelado de dispersión de contaminantes parece ser novedoso. El enfoque propuesto se compara con la aplicación directa del ADMM y las observaciones del experimento de Hanford para evaluar la exactitud de las estimaciones, así como su eficiencia computacional, considerando condiciones atmosféricas estables. Los resultados muestran que la combinación de ADMM con homogeneización matemática presenta una reducción significativa en el coste del tiempo computacional.Files
1718.pdf
Files
(467.4 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:ec81d61bfd9d045eb3b3257df7f2419f
|
467.4 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نمذجة تشتت الملوثات في الغلاف الجوي من خلال الجمع بين ADMM مع التجانس الرياضي
- Translated title (English)
- Modeling the dispersion of pollutants in the atmosphere by combining ADMM with mathematical homogenization
- Translated title (French)
- Modélisation de la dispersion des polluants dans l'atmosphère en combinant l'ADMM avec l'homogénéisation mathématique
- Translated title (Spanish)
- Modelar la dispersión de contaminantes en la atmósfera combinando ADMM con homogeneización matemática
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2739851957
- DOI
- 10.14808/sci.plena.2017.049902