Версии модели

Главная / Програмная реалзиация /

Для работы мы рекомендуем использовать последние стабильные реализации версий модели. Это связано с более стабильной работой последующих представленных версий.

Не рекомендуется использовать устаревшие версии моделей (ориентированные на MS-DOS, 64кб памяти и т.д.), так как они не ориентированы на современный технический уровень и не позволят полностью реализовать имеющиеся в Вашем распоряжении аппаратно-программные средства. Тем не менее, в целях предоставления возможности проведения расчетов (с разными целями, скажем, для контроля или сравнения реализаций разных версий) с использованием старых файлов данных, либо для любых иных целей.

Введение

Главная идея перехода от существующих программ расчета к желаемому приложению заключается в том, чтобы разбить существующую модель на части с целью обеспечения лёгкости сборки подмоделей (моделей) для пользователя.

Парадигма архитектуры модели также должна отражать тот факт, что UAM являестя метамоделью. Соответственно удобной с точки зрения управляемости, расширяемости и сопровождаемости является модель фабрики объектов.

На объектном уровне должна быть метамодель и набор моделей. Метамодель способна обращаться к различным независимым моделям. Типы подключаемых моделей могут совпадать. Модели разного типа могут рассчитывать одноимённые параметры.

Логическое описание

Программная реализация модели представляет собой ряд специализированных инструментов, каждый из которых спроектирован для выполнения какой-либо основной функции. Благодаря такому разделению, каждая функция реализуется с максимально возможной эффективностью, более того, внесение изменений в конкретную функцию (в аналогичных терминах) обычно не требует внесения изменений в другие части модели и подмодели.

Менеджер модели реализует следующую функциональность:

  1. управление взаимодействием подмоделей
  2. согласование входных и выходных данных подмоделей
  3. конечное предоставление пользователю входных и выходных данных модели в целом и подмоделей в-частности
  4. мониторинг состояний модели в процессе выполнения вычислений
  5. обеспечение общего языка взаимодействия подмоделей
  6. обеспечение и обслуживание функций подключения моделей и универсального метода описания требований
  7. обслуживание зависимостей подмоделей
  8. согласование форматов входных/выходных данных, включаяя системы координат и расчетные сетки
  9. согласование используемых версий подмоделей.

Терминология

  • Сетка — дискретная двумерная или трёхмерная система координат. Набор координат — узел сетки. Для каждого узла сетки определяется набор параметров.
  • Параметр — физическая величина. Значение параметра определяется для какого-либо узла какой-либо сетки. Параметр может быть рассчитанным или вычисляемым.
  • Рассчитанный параметр — частный случай вычисляемого параметра. Значение тако-го параметра хранится для узлов сетки.
  • Вычисляемый параметр — параметр, имеющий алгоритм вычисления.
  • Существующая модель (модель UAM) — программа, написанная на Фортране, выполняющая расчёт различных параметров околоземной среды. Модель как результат расчёта может создать файл данных модели (типа MOD4).
  • Файл данных модели (ФДМ) — файл, имеющий структуру типа MOD4: информационная запись и логические файлы.
  • Информационная запись — начальная запись в ФДМ, имеющая специальный формат, описывающая остальные данные.
  • Логический файл — область ФДМ, в котором содержится набор данных.
  • Набор данных (НД) — снимок «шара», «трубки» или «потенциала» в определённый момент времени.
  • Метамодель — объект, который способен обращаться к моделям для извлечения значений заданных параметров в узлах заданной сетки.
  • Модель — объект, который имеет 2 характеристики: 1) сетка, 2) набор параметров. Модель определяет значения параметров из набора параметров в узлах собственной сетки. Предполагается, что модель умеет преобразовывать значения параметров из узлов собственной сетки в узлы заданной сетки и наоборот.
  • Менеджер метамодели — приложение, которое имеет графический интерфейс пользователя и управляет действиями метамодели

Подмодели

Перед описанием подмоделей требуется уточнить, что именно мы понимаем в качестве модели (или подмодели). В данном разделе не будет дано точного определения. Но требуется ввести некоторый комментарий для внесения ясности: существуют относительно независимые программые единицы, которые по заданным данным (или параметрам) получают новые величины. Существуют модули, которые хотя и являются формально независимыми, никакой новой информации не дают в том смысле, что производят отображение некотороых данных (так или иначе туда переданных) в другие координатные системы или сетки. Такие инструменты, как и модули, оформленые подпрограммами, не являются подмоделями. Они являются функциями менеджера проекта. Наиболее верным по отношенияю к ним будет именование «адаптер». Возможно существование прямых адаптеров между подмоделями (наследие старой архитектуры, в окончательном варианте такая связь останется, только если будет обоснована ее необходимость, так как это сильно затрудняет внесение и отслеживание изменений, то есть, в общем, развитие модели).

В настоящее время работа осуществляется со следующими типами моделей:

  • основные модели:
    • типа «шар»;
    • типа «трубка»;
    • типа «потенциал»;
    • типа «магнитосферный блок».
  • дополнительные модели:
    • модель ветров;
    • модель высыпаний;
    • MSIS

Каждая модель характеризуется двумя параметрами:

  1. сетка;
  2. набор параметров.

Модель содержит параметры: рассчитанные или вычисляемые. Рассчитанные параметры хранятся для каждого узла сетки, а для вычисляемых существует подпрограмма, выполняющая расчёт по заданному алгоритму для заданного узла сетки. Рассчитанный параметр для общности можно рассматривать как вычисляемый, если алгоритм будет лишь выводить имеющееся значение для заданного узла сетки.

Характеристики перечисленных моделей

Модель Описание сетки Набор параметров Примечание
типа «шар» 3-мерная сетка: широта, высота, долгота
типа «трубка» 3-мерная дипольная сетка
типа «потенциал» 2-мерная сетка
типа «магнитосферный блок» аналогично сетке модели типа «потенциал» концентрация, давление, скорость частиц
модель ветров
модель высыпаний поток энергии На входе: овал высыпаний и интенсивности.На выходе: набор потоков для каждой линии (частиц в секунду на см2)
MSIS 3-мерная сетка: широта, высота, долгота температура, общемассовая скорость

Параметры моделей

«Шар»

«Трубка»

Параметр Модель Параметр Модель < 1500км Модель > 1500км
n(O2) MSISE2000 n(O+) IRI-2001 +баром.
n(N2) MSISE2000 n(H+) IRI-2001 +баром.
n(O) MSISE2000 VII(O+ =0 =0
n(N) VII(H+ =0 =0
n(NO) Ti IRI-2001 =Const
n(XY+) IRI-2001 Te IRI-2001 =Const
Tn MSISE2000
Ti = Tn;
IRI-2001
Te =Tn;
IRI-2001
Vvertcial =0;
???
Vmeridional HMW
Vzonal HMW

Примечания

  1. Поскольку модели имеют разные сетки, каждая модель должна уметь преобразовывать значения параметров из сеток других моделей в собственную сетку.Либо это делает менеджер?
  2. В настоящее время в файле данных модели хранятся наборы данных, среди которых имеются 2 набора интерполированных и экстраполированных значений параметров (интерполяция «трубка»- «шар»; экстраполяция «шар»- «трубка»), необходимость в хранении которых сомнительна. Поэтому их желательно на диске не хранить, а получать с помощью вызова соответствующих функций.
  3. Структура существующего файла данных модели на сегодняшний день требует рационализации. Следует либо её усовершенствовать, либо разработать структуру базы данных.

Параметры подмоделей

Параметры Что означает CYCLT2 SHAR POT MSISE Ветра Верхняя
ионосфера

Физические величины

GOD Год моделируемого события +
DAY Номер дня моделируемого события + +
UT0 Мировое время начала события + +
FA Значение F10,7 для данного дня + +
FS Среднее значение F10,7 за три оборота + +
SOLE Поток ионизирующего солнечного излучения + +
SOLEN Поток ночного ионизирующего рассеянного солнечного излучения +
SOLU Поток греющего солнечного излучения +
BMPY Y-компонента межпланетного магнитного поля +
AP Индекс магнитной активности Ар + +
PKP Индекс магнитной активности Кр +
TET1, TET2, TET3 Геомагнитные кошироты 3х зон продольных токов +
FAC1, FAC2, FAC3 Амплитуды продольных токов в 3х зонах +
DELTA Склонение, угол Солнца над экваториальной плоскостью + +

Задаются в MOD1

DTS Шаг интегрирования по времени в Шаре +
DTT Шаг интегрирования по времени в Трубке +
MASS Массив управляющих параметров Шара +
MAST Массив управляющих параметров Трубки + +
MAS Массив параметров всей программы +
NTR Номер высоты сетки Шара, на которой находятся нижние узлы сетки Трубки (определяет нижнюю границу Трубки — 175 км) + + +
DDOLG Шаг по долготе + + + +
RMAX Радиус вектор верхней границы моделируемой области +
NH Количество узлов сетки Шара по высоте (определяет верхнюю границу Шара) + + + +
EPS0 Относительная ошибка расчета потенциала электрического поля +
OM Параметр ускорения сходимости при расчете потенциала +
PAR Массив параметров Шара + + +
PARI Массив параметров Трубки, интерполированные в узлы сетки Шара, или наоборот + +
POTEF Массив значений электрического потенциала + +
IDPAR Наибольший массив для одной долготной плоскости Шара и Трубки +
UTS Время, для которого ведется расчет Шара + +
UTT Время, для которого ведется расчет Трубки +
NSU Размерность спектров SOLU +
NSE Размерность спектров SOLE + +
IIN, IOUT, IZAN Указатели в PAR +
INS, INT Размерность массива PARI + +
IDPARI Максимальная размерность массива PARI +
KI Количество итераций Шар-Трубка +
II Счетчик итераций по связности Шар-Трубка +
KPART Число рассчитываемых параметров Трубки +
KPARS Число рассчитываемых параметров Шара + +
NV Количество высот внутри сетки Трубки +

Передаются из «сетки»

TETMS Массив коширот узлов сетки Шара + + +
TETMT Массив коширот узлов сетки Потенциала + + +
NTSL Массив количества узлов на каждой силовой линии Трубки + + +
RADS Массив высот узлов сетки Шара + + + +
PARK Массив координат узлов сетки Трубки + +
IТS Число узлов сетки Шара по высоте + + +
IDТ Число узлов сетки по долготе + + +
NL Число силовых линий сетки Трубки + + +
NL2 Число узлов сетки потенциала по кошироте + + +
NTPL Общее число узлов в каждой долготной плоскости Трубки + +