发射法研究地球环境应力-应变状态——以氡输运α(t)模型为例

Д.А. Твёрдый, Е.О. Макаров, Р.И. Паровик
{"title":"发射法研究地球环境应力-应变状态——以氡输运α(t)模型为例","authors":"Д.А. Твёрдый, Е.О. Макаров, Р.И. Паровик","doi":"10.26117/2079-6641-2023-44-3-86-104","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Непрерывный мониторинг вариаций объемной активности радона с целью поиска ее аномальных значений, предшествующих сейсмическим событиям, является одной из эффективных методик исследования напряженно-деформированного состояния геосреды. Предлагается задача Коши, описывающая перенос радона с учетом его накопления в камере и наличия эффекта памяти геосреды. Модельное уравнение представляет собой нелинейное дифференциальное уравнение с непостоянными коэффициентами с производной в смысле Герасимова-Капуто дробного переменного порядка. В ходе математического моделирования, в среде MATLAB, переноса радона эредитарной α(t)-моделью получено хорошее соответствие с экспериментальными данными. Это указывает на то, что эредитарная α(t)-модель переноса радона является более гибкой, что позволяет с помощью нее описывать различные аномальные вариаций в значениях объемной активности радона в следствии напряженно-деформированного состояния геосреды. Показано, что порядок дробной производной может отвечать за интенсивность процесса переноса радона связанную с характеристиками геосреды. Показано, что за счет порядка дробной производной, а также квадратичной нелинейности в модельном уравнении результаты численного моделирования дают лучшую аппроксимацию экспериментальных данных радонового мониторинга, чем по классическим моделям. Continuous monitoring of variations in the volumetric activity of radon in order to search for its anomalous values preceding seismic events is one of the effective techniques for studying the stress-strain state of the geosphere. We propose a Cauchy problem describing the radon transport taking into account its accumulation in the chamber and the presence of the memory effect of the geo-environment. The model equation is a nonlinear differential equation with non-constant coefficients with a derivative in the sense of Gerasimov-Kaputo of fractional variable order. In the course of mathematical modeling, in MATLAB environment, of radon transport by the ereditary α(t)-model a good agreement with experimental data was obtained. This indicates that the ereditary α(t)-model of radon transport is more flexible, which allows it to describe various anomalous variations in the values of volumetric activity of radon due to the stress-strain state of the geosphere. It is shown that the order of the fractional derivative can be responsible for the intensity of the radon transfer process associated with the characteristics of the geo-environment. It is shown that due to the order of the fractional derivative, as well as quadratic nonlinearity in the model equation, the results of numerical modeling give a better approximation of the experimental data of radon monitoring than by classical models.","PeriodicalId":31184,"journal":{"name":"Vestnik KRAUNC FizikoMatematiceskie Nauki","volume":"31 6","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2023-11-04","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":"{\"title\":\"Research of Stress-Strain State of Geo-Environment by Emanation Methods on the Example of α(t)-Model of Radon Transport\",\"authors\":\"Д.А. Твёрдый, Е.О. Макаров, Р.И. Паровик\",\"doi\":\"10.26117/2079-6641-2023-44-3-86-104\",\"DOIUrl\":null,\"url\":null,\"abstract\":\"Непрерывный мониторинг вариаций объемной активности радона с целью поиска ее аномальных значений, предшествующих сейсмическим событиям, является одной из эффективных методик исследования напряженно-деформированного состояния геосреды. Предлагается задача Коши, описывающая перенос радона с учетом его накопления в камере и наличия эффекта памяти геосреды. Модельное уравнение представляет собой нелинейное дифференциальное уравнение с непостоянными коэффициентами с производной в смысле Герасимова-Капуто дробного переменного порядка. В ходе математического моделирования, в среде MATLAB, переноса радона эредитарной α(t)-моделью получено хорошее соответствие с экспериментальными данными. Это указывает на то, что эредитарная α(t)-модель переноса радона является более гибкой, что позволяет с помощью нее описывать различные аномальные вариаций в значениях объемной активности радона в следствии напряженно-деформированного состояния геосреды. Показано, что порядок дробной производной может отвечать за интенсивность процесса переноса радона связанную с характеристиками геосреды. Показано, что за счет порядка дробной производной, а также квадратичной нелинейности в модельном уравнении результаты численного моделирования дают лучшую аппроксимацию экспериментальных данных радонового мониторинга, чем по классическим моделям. Continuous monitoring of variations in the volumetric activity of radon in order to search for its anomalous values preceding seismic events is one of the effective techniques for studying the stress-strain state of the geosphere. We propose a Cauchy problem describing the radon transport taking into account its accumulation in the chamber and the presence of the memory effect of the geo-environment. The model equation is a nonlinear differential equation with non-constant coefficients with a derivative in the sense of Gerasimov-Kaputo of fractional variable order. In the course of mathematical modeling, in MATLAB environment, of radon transport by the ereditary α(t)-model a good agreement with experimental data was obtained. This indicates that the ereditary α(t)-model of radon transport is more flexible, which allows it to describe various anomalous variations in the values of volumetric activity of radon due to the stress-strain state of the geosphere. It is shown that the order of the fractional derivative can be responsible for the intensity of the radon transfer process associated with the characteristics of the geo-environment. It is shown that due to the order of the fractional derivative, as well as quadratic nonlinearity in the model equation, the results of numerical modeling give a better approximation of the experimental data of radon monitoring than by classical models.\",\"PeriodicalId\":31184,\"journal\":{\"name\":\"Vestnik KRAUNC FizikoMatematiceskie Nauki\",\"volume\":\"31 6\",\"pages\":\"0\"},\"PeriodicalIF\":0.0000,\"publicationDate\":\"2023-11-04\",\"publicationTypes\":\"Journal Article\",\"fieldsOfStudy\":null,\"isOpenAccess\":false,\"openAccessPdf\":\"\",\"citationCount\":\"0\",\"resultStr\":null,\"platform\":\"Semanticscholar\",\"paperid\":null,\"PeriodicalName\":\"Vestnik KRAUNC FizikoMatematiceskie Nauki\",\"FirstCategoryId\":\"1085\",\"ListUrlMain\":\"https://doi.org/10.26117/2079-6641-2023-44-3-86-104\",\"RegionNum\":0,\"RegionCategory\":null,\"ArticlePicture\":[],\"TitleCN\":null,\"AbstractTextCN\":null,\"PMCID\":null,\"EPubDate\":\"\",\"PubModel\":\"\",\"JCR\":\"\",\"JCRName\":\"\",\"Score\":null,\"Total\":0}","platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Vestnik KRAUNC FizikoMatematiceskie Nauki","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.26117/2079-6641-2023-44-3-86-104","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0

摘要

不断监测拉多恩的活动范围的变化,以寻找地震前的异常值,是研究紧张变形的地质学状态的有效方法之一。柯西的任务是描述拉多恩的转移,考虑到他在细胞中的积累和他的地理环境记忆的影响。模型方程是一个非线性微分方程,具有偏导数,如格拉西莫夫-卡普托分数变量。在数学建模过程中,在MATLAB环境中,radon (t)-模型与实验数据得到了很好的匹配。这表明,在紧张变形的地质学状态下,radoon转移模式更加灵活,可以用来描述不同的异常变化。结果表明,分子式导数的顺序可能会导致与环境特征相关的多项式转移过程的强度。结果显示,通过分数导数的顺序和模型方程的二次非线性,数值建模的结果比经典模型更能说明氡监测实验数据的近似。大陆的多样性是为了寻找更大的变化,而不是为了寻找更大的变化。我们是一个简单的问题来解决这个问题在冠军和纪念环境。模型是一个nonlinear differential,与一个非连续的coefficients在德国人的感觉。在《数学模型》中,在《伦敦环境》中,《伦敦环境》(t)是一个很好的实验数据集模型。《伦敦交通模式》(t)是一种更灵活的模式,这是《伦敦交通模式》中的一种变化。这是一个框架derivative可以被允许与geo-environment合作来解决这个问题。这是对框架derivative命令的一种致敬,就像《模型》中的四项规则一样。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
Research of Stress-Strain State of Geo-Environment by Emanation Methods on the Example of α(t)-Model of Radon Transport
Непрерывный мониторинг вариаций объемной активности радона с целью поиска ее аномальных значений, предшествующих сейсмическим событиям, является одной из эффективных методик исследования напряженно-деформированного состояния геосреды. Предлагается задача Коши, описывающая перенос радона с учетом его накопления в камере и наличия эффекта памяти геосреды. Модельное уравнение представляет собой нелинейное дифференциальное уравнение с непостоянными коэффициентами с производной в смысле Герасимова-Капуто дробного переменного порядка. В ходе математического моделирования, в среде MATLAB, переноса радона эредитарной α(t)-моделью получено хорошее соответствие с экспериментальными данными. Это указывает на то, что эредитарная α(t)-модель переноса радона является более гибкой, что позволяет с помощью нее описывать различные аномальные вариаций в значениях объемной активности радона в следствии напряженно-деформированного состояния геосреды. Показано, что порядок дробной производной может отвечать за интенсивность процесса переноса радона связанную с характеристиками геосреды. Показано, что за счет порядка дробной производной, а также квадратичной нелинейности в модельном уравнении результаты численного моделирования дают лучшую аппроксимацию экспериментальных данных радонового мониторинга, чем по классическим моделям. Continuous monitoring of variations in the volumetric activity of radon in order to search for its anomalous values preceding seismic events is one of the effective techniques for studying the stress-strain state of the geosphere. We propose a Cauchy problem describing the radon transport taking into account its accumulation in the chamber and the presence of the memory effect of the geo-environment. The model equation is a nonlinear differential equation with non-constant coefficients with a derivative in the sense of Gerasimov-Kaputo of fractional variable order. In the course of mathematical modeling, in MATLAB environment, of radon transport by the ereditary α(t)-model a good agreement with experimental data was obtained. This indicates that the ereditary α(t)-model of radon transport is more flexible, which allows it to describe various anomalous variations in the values of volumetric activity of radon due to the stress-strain state of the geosphere. It is shown that the order of the fractional derivative can be responsible for the intensity of the radon transfer process associated with the characteristics of the geo-environment. It is shown that due to the order of the fractional derivative, as well as quadratic nonlinearity in the model equation, the results of numerical modeling give a better approximation of the experimental data of radon monitoring than by classical models.
求助全文
通过发布文献求助,成功后即可免费获取论文全文。 去求助
来源期刊
自引率
0.00%
发文量
25
审稿时长
4 weeks
×
引用
GB/T 7714-2015
复制
MLA
复制
APA
复制
导出至
BibTeX EndNote RefMan NoteFirst NoteExpress
×
提示
您的信息不完整,为了账户安全,请先补充。
现在去补充
×
提示
您因"违规操作"
具体请查看互助需知
我知道了
×
提示
确定
请完成安全验证×
copy
已复制链接
快去分享给好友吧!
我知道了
右上角分享
点击右上角分享
0
联系我们:info@booksci.cn Book学术提供免费学术资源搜索服务,方便国内外学者检索中英文文献。致力于提供最便捷和优质的服务体验。 Copyright © 2023 布克学术 All rights reserved.
京ICP备2023020795号-1
ghs 京公网安备 11010802042870号
Book学术文献互助
Book学术文献互助群
群 号:481959085
Book学术官方微信