Προσομοίωση και περιβαλλοντική μηχανική (Θεωρία)

Πληροφορίες Μαθήματος

Εξάμηνο Μαθήματος:
5
Μέρος Μαθήματος:
Θεωρία
Κωδικός Μέρους Μαθήματος:
244507
Εβδομαδιαίες Ώρες Διδασκαλίας:
2
Μονάδες ECTS Μαθήματος:
5
Διαθέσιμο σε σπουδαστές ERASMUS:
Ναι
Προσωπικό Μαθήματος:


Σκοπός Μαθήματος

Σκοπός του μαθήματος είναι η απόκτηση επιστημονικών δεξιοτήτων Εφαρμοσμένης Επιστήμης στα πεδίο των Προσομοιώσεων και της Μηχανικής Περιβάλλοντος. Προσδοκώμενο αυτού είναι η ικανότητα (α) δημιουργίας και ανάπτυξης αναλυτικών και υπολογιστικών Μοντέλων, (β) ανάπτυξης καινοτόμων τεχνικών προσομοίωσης, (γ) εξέλιξης και χρήσης λογισμικού προσομοιώσεων, (δ) ανάλυσης και επίλυσης θεμάτων Μηχανικής Περιβάλλοντος. 


Μαθησιακοί Στόχοι

Οι φοιτητές και φοιτήτριες θα πρέπει να :

  1. Αναφέρουν τη διαφορά Μοντέλου και Προσομοίωσης
  2. Διακρίνουν και ταξινομούν τις παραμέτρους συστημάτων για τη δημιουργία Μοντέλων.
  3. Αναπτύσσουν μαθηματικά Μοντέλα για παραδείγματα Συστημάτων Περιβαλλοντικής και Βιοϊατρικής Μηχανικής 
  4. Περιγράφουν τα βήματα υλοποίησης δύο αλγορίθμων Monte-Carlo υπολογισμού του π.
  5. Καθορίζουν τα θεμελιώδη τμήματα για την προσομοίωση  Monte-Carlo μεταφοράς σωματιδίων (particles) στην ύλη.
  6. Καθορίζουν τα θεμελιώδη τμήματα για την προσομοίωση  Monte-Carlo διακίνησης μητρικών και θυγατρικών σωματιδίων εκπομπής σωματίων α σε μηχανικά Περιβαλλοντικά Συστήματα.
  7. Περιγράφουν τα βήματα ανάπτυξης γλώσσας δέσμης ενεργειών (script language) προκειμένου για την Προσομοίωση Monte-Carlo με την πλατφόρμα EGSnrcMP. 
  8. Περιγράφουν τα βήματα ανάπτυξης γλώσσας δέσμης ενεργειών (script language) προκειμένου για την Προσομοίωση Monte-Carlo με την πλατφόρμα GATE/GEANT4
  9. Ορίζουν τον όρο Ποιότητα Αέρα Περιβάλλοντος.
  10. Αναφέρουν τα είδη Ακτινοβολιών και ρύπων Περιβάλλοντος.
  11. Ορίζουν τα μέτρα ελέγχου της έκθεσης και της επιβάρυνσης του Ανθρώπου από τα 9 και 10.
  12. Περιγράφουν τα βήματα προσομοίωσης των 9-11 σε ΗΥ με χρήση των πακέτων προσομοίωσης CONTAM, EPA-RISK και Benoit.
  13. Nα περιγράφουν μαθηματικά δυναμικά Μοντέλα παραδειγμάτων Περιβαλλοντικών Μηχανικών Συστημάτων


Γενικές Ικανότητες

  • Αυτόνομη Εργασία
  • Ομαδική Εργασία
  • Ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση ΗΥ
  • Προαγωγή της επαγωγικής σκέψης
  • Λήψη Αποφάσεων
  • Διαχείριση χρόνου
  • Εργασία με προθεσμίες


Περιγραφή Μαθήματος

Εισαγωγή στα Μοντέλα (Πρότυπα) και την Προσομοίωση

Ταξινομία Συστημάτων ως προς την ανάπτυξη Μοντέλων και την Προσομοίωση

Μεθοδολογία δημιουργίας Μοντέλων

Αναλυτικά Μαθηματικά και Υπολογιστικά μοντέλα

Μέθοδοι Αριθμητικής Ανάλυσης και ανώτερης Στατιστικής για την Προσομοίωση Συστημάτων

Εγκυρότητα και Επικύρωση

Εισαγωγή στη μέθοδο Monte-Carlo.

Πρόβλημα υπολογισμού π με τη μέθοδο “κτύπα ή αστόχησε”

Η καρφίτσα του Buffon

Αλυσίδες Markov, Κεντρικό Οριακό Θεώρημα,  Ανισότητα Chebyshev, Νόμος Μεγάλων αριθμών

Τεχνικές μείωσης διακύμανση Monte Carlο. Ρώσικη Ρουλέτα.

Τεχνικές προγραμματισμού Monte Carlο

Εισαγωγή στην Πλατφόρμα EGSnrcMP.

Εισαγωγή στην Πλατφόρμα GATE/GEANT

Περιγραφή ολοκληρωμένων Συστημάτων με χρήση EGSnrcMP και GATE

Eισαγωγή στη Μηχανική του Περιβάλλοντος.

Ποιότητα Αέρα και Ακτινοβολίες Περιβάλλοντος.

Προσομοίωση διακίνησης Ρύπων και Ακτινοβολιών στο Περιβάλλον με χρήση ΗΥ.

Έκθεση και επιβάρυνση ανθρώπου λόγω του Περιβάλλοντος και τεχνικές προσομοίωσης αυτής.

Προγράμματα CONTAM και EPA-RISK.

Δυναμικά Μοντέλα Περιβάλλοντος.

Παρουσίαση και στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων προσομοίωσης 


Αξιολόγηση Σπουδαστών

Γραπτή τελική εξέταση (60%)


Βιβλιογραφία

  • Νικολόπουλος Δ (Κύριος Συγγραφέας), Γιαννακόπουλος Π, Κόττου Σ (Συν-Συγγραφείς), Ακτινοβολίες Περιβάλλοντος και Άνθρωπος, Κάλλιπος (2016)
  • GATE Manual, OpenGateCollaboration, http://www.opengatecollaboration.org/sites/default/files/GATE-UsersGuideV7.2.pdf (2017)
  • EGSnrcMP, PIRS 701, http://www.nrc-cnrc.gc.ca/eng/solutions/advisory/egsnrc_index.html (2017)
  • Brown LC, Mac Berthouex P, Statistics for Environmental Engineers, 2nd Edition, • CRC Press (ISBN: 1-56670-592-4) (2002)
  • William Mendelhall & Terry Sincich, Statistics for Engineering and the Sciences, Prentice Hall, (1994)
  • Moodle:http://opencourses.gr/results.xhtml?q=%CE%A3%CE%A4%CE%91%CE%A4%CE%99%CE%A3%CE%A4%CE%99%CE%9A%CE%97&ln=el (2017)