АЛГОРИТМ ПОБУДОВИ МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ ВОДЯНИХ КРАПЕЛЬ ДЛЯ ЕФЕКТИВНОГО ГАСІННЯ ЛІСОВИХ ПОЖЕЖ ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ АВІАЦІЙНОЇ ТЕХНІКИ
Анотація
Розкриті стадії розробки математичної моделі для підвищення ефективності гасіння лісових пожеж за допомогою авіаційної техніки. Розроблено використання формульного алгоритму для моделювання динаміки крапель та їх теплових властивостей в умовах реальних пожеж. Застосовано поняття фізичної стабільності крапель при авіаційному гасінні, яке прямо пропорційно залежить від числа Вебера. Наведено результати експериментальних досліджень, які використовувались для побудови 3D графіків у даній роботі.
Розроблений алгоритм містить рівняння руху крапель, розрахунки аеродинамічного опору, моделювання конвективних потоків, а також залучає додаткові теорії, такі, як механізм Релея-Тейлора та Кельвіна-Гельмгольца, для аналізу дроблення крапель. У загальній моделі враховуються такі параметри, як число Вебера (We), Число Бонда (Bo), Формула Сазерленда, механізм Релея-Тейлора та Кельвіна-Гельмгольца, Число Фруда (Fr). Число Вебера (We) використовується для оцінки впливу поверхневого натягу проти інерційних сил, проводиться оцінка стабільності краплі під час її польоту. Для перевірки адекватності моделі використовувалась симуляція на мові програмування Python з використанням бібліотеки Matplotlib. Симуляція генерує траєкторії кількох крапель води на основі визначених параметрів, таких, як початкова висота струменя, максимальна початкова швидкість крапель та діапазон кутів викиду. Траєкторія кожної краплі обчислюється з урахуванням сили тяжіння. Результати підтверджують, що оптимальний вибір розміру краплі, висоти скидання та швидкості підвищує ефективність гасіння лісових пожеж від 25 до 74% в залежності від компонентів, які складає система та параметризації даних. Модель також демонструє важливість адаптації стратегії гасіння до конкретних умов пожежі та метеорологічних умов.
