Preview

Вестник Донского государственного технического университета

Расширенный поиск

Чувствительность функционала эффективности процесса биологической очистки сточных вод к параметрам модели динамики концентраций биогенов*

https://doi.org/10.23947/1992-5980-2018-18-1-85-91

Полный текст:

Аннотация

Введение. Статья посвящена вопросу анализа чувствительности функционала качества воды к параметрам модели искусственной водной экосистемы биологической очистки сточных вод, сформулированной в виде начальнокраевой задачи для системы уравнений реакцииконвекции-диффузии, описывающей динамику биогенов. Использование многомерных нестационарных моделей водных экосистем с подробным описанием биохимических реакций осложняется большим числом параметров, значение которых необходимо получать экспериментально. Для упрощения процесса обеспечения данных была исследована чувствительность функционала качества очистки к параметрам модели.

Материалы и методы. В работе проведён краткий обзор существующих методов оценки, на основе методов теории малых возмущений и сопряжённых уравнений сформулирован алгоритм исследования чувствительности функционала, характеризующего качество воды, к параметрам модели водной экосистемы.

Результаты исследования. Получен алгоритм исследования чувствительности функционала к параметрам модели водной экосистемы. Приведён практический пример применения рассмотренного метода для задачи оптимального управления аэротенком-вытеснителем — элементом очистного сооружения для биологической очистки сточных вод.

Обсуждение и заключения. На основе проведённого анализа выявлены наиболее и наименее значимые параметры математической модели искусственной водной экосистемы аэротенка-вытеснителя, являющейся составной частью задачи оптимального управления аэрацией. Применение разработанного алгоритма оценки чувствительности возможно и для других процессов, связанных с массопереносом реагирующих веществ, таких как решение обратных источниковых задач динамики и кинетики газовых примесей и аэрозолей в атмосфере, моделирование биологических процессов в живых организмах, управление процессами массопереноса в аппаратах химических технологий и т. д.

Об авторах

Е. С. Жменя
Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М. И. Платова
Россия

Жменя Евгения Сергеевна, ассистент кафедры «Прикладная математика», кандидат технических наук 

346428, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132



Н. С. Бузало
Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М. И. Платова
Россия

Бузало Наталья Сергеевна, доцент кафедры «Прикладная математика», кандидат технических наук, доцент

346428, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132



Список литературы

1. Пахт, Е. В. Неопределённость при моделировании экосистемы озера / Е. В. Пахт, А. И. Абакумов // Математическая биология и биоинформатика. — 2011. — Т. 6, № 1. — С. 102–114.

2. Марчук, Г. И. Математические модели в иммунологии. Вычислительные методы и эксперименты / Г. И. Марчук. — Москва : Наука, 1991. — 304 с.

3. Абрамов, В. И. Об одном методе нелинейного анализа чувствительности математических моделей / В. И. Абрамов, А. П. Карташев, А. С. Рошаль // Вычислительная математика и математическая физика. — 1986. — Т. 26, № 3. — С. 469–474.

4. Соболь, И. М. Об оценке чувствительности нелинейных математических моделей / И. М. Соболь // Математическое моделирование. — 1990. — Т. 2, № 1. — С. 112–118.

5. Бочаров, Г. А. Прикладные проблемы математического моделирования в иммунологии / Г. А. Бочаров, Г. И. Марчук // Вычислительная математика и математическая физика. — 2000. — Т. 40, № 12. — С. 1905– 1920.

6. Управление моделями вирусных инфекций с запаздывающими переменными на основе оптимальных возмущений / Г. А. Бочаров [и др.] — Москва : Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша, 2017. — 28 с.

7. Марчук, Г. И. Сопряженные уравнения и анализ сложных систем / Г. И. Марчук. — Москва : Наука, 1992. — 336 с.

8. Воронов, Ю. В. Водоотведение и очистка сточных вод / Ю. В. Воронов, С. В. Яковлев. — Москва : изд-во ассоциации строительных вузов, 2006. — 704 с.

9. Жменя, Е. С. О математическом моделировании процессов удаления соединений азота и фосфора из водной среды / Е. С. Жменя, Н. С. Бузало // Новая наука: проблемы и перспективы. — 2016. — № 9–1. — С. 11–13.

10. Бочаров, Г. А. Математическое моделирование вирусных и бактериальных инфекций: дис. ... докт. физ.-матем. наук / Г. А. Бочаров. — Москва : ИВМ РАН, 1995. — 146 с.


Для цитирования:


Жменя Е.С., Бузало Н.С. Чувствительность функционала эффективности процесса биологической очистки сточных вод к параметрам модели динамики концентраций биогенов*. Вестник Донского государственного технического университета. 2018;18(1):85-91. https://doi.org/10.23947/1992-5980-2018-18-1-85-91

For citation:


Zhmenya Е.S., Buzalo N.S. Sensitivity of biological sewage disposal efficiency functional to parameters of biogen concentration dynamics model. Vestnik of Don State Technical University. 2018;18(1):85-91. (In Russ.) https://doi.org/10.23947/1992-5980-2018-18-1-85-91

Просмотров: 98


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1992-5980 (Print)
ISSN 1992-6006 (Online)