<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">scienceit</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Наука. Инновации. Технологии</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Science. Innovations. Technologies</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2308-4758</issn><publisher><publisher-name>North-Caucasus Federal University</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.37493/2308-4758.2025.2.5</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">scienceit-724</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>НАУКИ ОБ АТМОСФЕРЕ И КЛИМАТЕ (физико-математические науки)</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>ATMOSPHERIC AND CLIMATE SCIENCES (physical and mathematical sciences)</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>О результатах тестирования  некоторых алгоритмов расчета коагуляционных процессов в  дисперсных системах</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>On the results of testing some algorithms   for calculating coagulation processes   in dispersed systems</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0003-4490-6659</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Афанасьев</surname><given-names>И. С.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Afanasyev</surname><given-names>I. S.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p> Игорь Сергеевич Афанасьев    –    аспирант,    направление    подготовки    05.06.01   Науки о   Земле,   направленность    1.6.18    «Науки    об    атмосфере    и    климате»</p><p>Researcher    ID:    AEO-9994-2022</p><p>д.    2,    пр.    Ленина,    г.    Нальчик,    360030</p></bio><bio xml:lang="en"><p> Igor S. Afanasyev    –    Postgraduate    Student,    field    of    study    05.06.01    –    Earth    Sciences,    1.6.18    “Atmospheric    and    Climate    Sciences”</p><p>2,    Lenin    Ave.,    Nalchik,    360030</p><p>  Researcher    ID:    AEO-9994-2022.</p></bio><email xlink:type="simple">afanasevigor278@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-2889-0864</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Ашабоков</surname><given-names>Б. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Ashabokov</surname><given-names>B. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p> Борис Азреталиевич Ашабоков    –    доктор    физико-математических    наук,    профессор,    заведующий    отделом    физики    облаков;    заведующий    отделом    ИИПРУ КБНЦ РАН</p><p>   Scopus    ID:    6505916110</p><p>    Researcher    ID:    K-4299-2015</p><p>д.    2,    пр.    Ленина,    г.    Нальчик,    360030</p><p>д.    37а,    ул.    И.    Арманд,    Нальчик,    360000</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Boris A. Ashabokov    –    Dr.    Sci.    (Phys.-Math.),    Professor,    Head    of    the    Department    of    Cloud    Physics;    Head    of Department </p><p>Scopus    ID:    6505916110</p><p> Researcher    ID:    K-4299-2015.</p><p>2,    Lenin    Ave.,    Nalchik,    3600303</p><p>7A,    I.    Armand    St.,    Nalchik,    360000    </p></bio><email xlink:type="simple">ashabokov.boris@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Высокогорный	геофизический	институт</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>High-Mountain	Geophysical	Institute</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>Высокогорный	геофизический	институт; Институт	информатики	и	проблем	регионального	управления	Кабардино-Балкарского научного	центра	РАН</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>High-Mountain	Geophysical	Institute;  Institute	of	Informatics	and	Regional	Management	Problems,	Kabardino-Balkarian	Scientific	Center	of	the	Russian	Academy	of	Sciences</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2025</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>15</day><month>07</month><year>2025</year></pub-date><volume>0</volume><issue>2</issue><fpage>113</fpage><lpage>134</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Афанасьев И.С., Ашабоков Б.А., 2025</copyright-statement><copyright-year>2025</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Афанасьев И.С., Ашабоков Б.А.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Afanasyev I.S., Ashabokov B.A.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://scienceit.elpub.ru/jour/article/view/724">https://scienceit.elpub.ru/jour/article/view/724</self-uri><abstract><p>Объектом исследования являются коагуляционные процессы в облаках, которые представляют собой сложную термогидродинамическую и микрофизическую систему, отличающуюся нестационарностью, трехмерностью и нелинейностью. Эти особенности делают численное моделирование основным методом исследования эволюции облаков как в естественных условиях, так и при активном воздействии, что повышает требования к эффективности используемых численных методов, таким как устойчивость, сходимость и экономичность. Разработка или подбор методов, удовлетворяющих этим требованиям, требует тщательного исследования, включая предварительное тестирование этих методов путем сравнения результатов расчетов тестовых задач с их точными решениями. Исследование основано на анализе тестовых задач Коши для кинетического (интегро-дифференциального) уравнения и системы кинетических (интегро-дифференциальных) уравнений коагуляции в однофазных и двухфазных пространственно-однородных дисперсных системах. В ходе работы было установлено, что численные решения, полученные с помощью метода Бубнова – Галеркина и разработанного итерационно-матричного метода, являющегося модификацией метода конечных разностей, хорошо согласуются с аналитическими решениями. Эти методы продемонстрировали свою применимость для моделирования коагуляционных процессов в смешанных дисперсных системах, включая конвективные (градовые) облака. Высокая точность результатов численного решения тестовой задачи, связанной с коагуляционными процессами в дисперсной среде, по итогам проведенного исследования позволяет сделать вывод о том, что метод Бубнова-Галеркина и итерационно-матричный метод могут быть использованы для исследования микрофизических процессов в конвективных облаках. Численные эксперименты, основанные на этих методах, открывают перспективы для моделирования процессов формирования и развития облаков как в естественных условиях, так и при активном воздействии, в том числе опираясь на опыт, полученный в ходе предыдущих исследований других специалистов в данной области.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The object of the study is coagulation processes in clouds, which are a complex thermo-hydrodynamic and microphysical system characterized by unsteadiness, three-dimensionality and nonlinearity. These features make numerical modeling the main method of studying the evolution of clouds both in natural conditions and under active influence, which increases the requirements for the effectiveness of the numerical methods used, such as stability, convergence and cost-effectiveness. The development or selection of methods that meet these requirements necessitates careful research, including preliminary testing of these methods by comparing the results of calculations of test problems with their exact solutions. The study is based on the analysis of Cauchy test problems for kinetic (integrodifferential) equations and systems of kinetic (integrodifferential) coagulation equations in single-phase and two-phase spatially homogeneous dispersed systems. In the course of the work, it was found that the numerical solutions obtained using the Bubnov-Galerkin method and the developed iterative matrix method, which is a modification of the finite difference method, are in good agreement with the analytical solutions. These methods have demonstrated their applicability for modeling coagulation processes in mixed dispersed systems, including convective (hail) clouds. The high accuracy of the results of the numerical solution of the test problem related to coagulation processes in a dispersed medium, based on the results of the study, allows us to conclude that the Bubnov-Galerkin method and the iterative matrix method can be used to study microphysical processes in convective clouds. Numerical experiments based on these methods open up prospects for modeling the processes of cloud formation and development both in natural conditions and under active exposure, including drawing on the experience gained in previous research by other specialists in the field.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>конвективное облако</kwd><kwd>коагуляция</kwd><kwd>кинетическое уравнение</kwd><kwd>однофазная и двухфазная среда</kwd><kwd>аналитическое и численное  решение</kwd><kwd>метод Бубнова-Галеркина</kwd><kwd>итерационно-матричный  метод</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>two-phase medium</kwd><kwd>analytical and numerical solution</kwd><kwd>Bubnov-Galerkin method</kwd><kwd>iterative-matrix method</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ашабоков б. а., Федченко л. м., Шаповалов в. а. Современное состояние и основные направления развития физики облаков и активных воздействий // Проблемы физики атмосферы, климатологии и мониторинга окружающей среды: Доклады IV Международной научной конференции (Ставрополь, 23–25 мая 2022 года). Ставрополь: Северо-Кавказский федеральный университет, 2022. с. 16–23.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ashabokov	B.A.,	Fedchenko	L.M.,	Shapovalov	V.A.	Current	state and main directions of development of cloud physics and active	influences.	In	Problems	of	atmospheric	physics,	climatology	and	environmental	monitoring:	Reports	of	the	IV	International	Scientific	Conference,	Stavropol,	May	23–25,	2022.	Stavropol:	North-Caucasus	Federal	University;	2022;16-23.	(In	Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ашабоков б. а., Федченко л. м., Лесев в. н., Шаповалов в. а. Результаты моделирования роли взаимодействия процессов в градовых облаках в формировании их макро- и микроструктурных характеристик // Доклады Всероссийской открытой конференции по исследованиям атмосферных и склоновых стихийных явлений в условиях современного изменения климата, посвященной 190-летию создания гидрометеорологической службы России и 90-летию Эльбрусской Высокогорной комплексной экспедиции АН СССР (Нальчик, 07–11 октября 2024 года). Нальчик: Издательская типография «Принт Центр», 2024. с. 18–21.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ashabokov	B.A.,	Fedchenko	L.M.,	Lesev	V.N.,	Shapovalov	V.A.	Results of modeling the role of interaction of processes in hail clouds in the formation of their macro- and microstructural characteristics  In Reports of the All-Russian Open Conference on the Study of Atmospheric and Slope Natural Phenomena	in	the	Context	of	Modern	Climate	Change,	Dedicated	to	the	190th	Anniversary	of	the	Establishment	of	the	Hydrometeorological	Service	of	Russia	and	the	90th	Anniversary	of	the Elbrus High-Mountain Complex Expedition of the USSR Academy	of	Sciences,	Nalchik,	October	7–1,	2024.	Nalchik:	Print	Center	Publishing	House;	2024;18-21.	(In	Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ашабоков б. а., Федченко л. м., Шаповалов в. а. Некоторые результаты исследований роли взаимодействия процессов в конвективных облаках в формировании их макро- и микроструктурных характеристик // Системный синтез и прикладная синергетика: Сборник научных работ XI Всероссийской научной конференции (п. Нижний Архыз, 27 сентября – 1 октября 2022 года). Ростов-на-Дону – Таганрог: Южный федеральный университет, 2022. с. 310–314.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ashabokov	B.A.,	Fedchenko	L.M.,	Shapovalov	V.A.	Some	Results of Studies of the Role of Interaction of Processes in Convective Clouds in the Formation of Their Macro- and Microstructural Characteristics  In Systems Synthesis and Applied	Synergetics:	Collection	of	Scientific	Papers	of	the	XI	All-Russian	Scientific	Conference,	Nizhny	Arkhyz,	September	27	–	October	01,	2022.	Rostov-on-Don	–	Taganrog:	Southern	Federal	University;	2022;310-314.	(In	Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Марчук г. и. Методы вычислительной математики. М.: Наука, 1977. 352 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Marchuk GI  Methods of computational mathematics  Moscow:	Nauka;	1977.	352	p.	(In	Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Мезингер Ф., Аракава а. Численные методы, используемые в атмосферных моделях; пер. с англ. в. п. Садокова. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 134 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mesinger	F,	Arakawa	A.	Numerical	methods	used	in	atmospheric	models;	transl.	from	English	by	VP	Sadokova.	Leningrad:	Gidrometeoizdat;	1979.	134	p.	(In	Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Пененко в. в. Методы численного моделирования атмосферных процессов. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 352 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Penenko	V.V.	Methods	of	numerical	modeling	of	atmospher ic	processes.	Leningrad:	Gidrometeoizdat;	1981.	352	p.	(In	Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Калажоков х. х. математическое моделирование облачных процессов. нальчик: издательство кбнц ран, 2003. 166 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kalazhokov H.Kh.  Mathematical modeling of cloud processes  Nalchik: Publishing House of the Kabardino-Balkarian Scientific	Center	of	the	Russian	Academy	of	Sciences;	2003.	166	p.	(In	Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Кольцова Э. м., Скичко а. с., Женса а. в. Численные методы решения уравнений математической физики и химии: Учебное пособие для вузов. 2-е изд., испр. и доп. М.: Изд-во Юрайт, 2024. 220 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Koltsova	E.M.,	Skichko	A.S.,	Zhensa	A.V.	Numerical	Methods	for	Solving	Equations	of	Mathematical	Physics	and	Chemistry:	A Textbook	for	Universities.	2nd	ed.,	corrected	and	supplemented.	Moscow:	Publishing	House	Yurait;	2024.	220	p.	(In	Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Птицын н. в. Разностный метод интегрального преобразования изображения // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Серия «Приборостроение». 2005. № 3. с. 58–64.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ptitsyn	N.V.	Difference	Method	of	Integral	Image	Transformation  Bulletin of the Bauman Moscow State Technical University.	Series	"Instrument	Engineering".	2005;(3):58-64.	(In	Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ашабоков б. а., Шаповалов а. в. Конвективные облака: численные модели и результаты моделирования в естественных условиях и при активном воздействии. Нальчик: Издательство КБНЦ РАН, 2008. 254 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ashabokov	B.A.,	Shapovalov	A.V.	Convective	Clouds:	Numerical Models and Simulation Results in Natural Conditions and under	Active	Influence.	Nalchik:	Publishing	House	of	the	Kabardino-Balkarian	Scientific	Center	of	the	Russian	Academy	of	Sciences;	2008.	254	p.	(In	Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ашабоков б. а., Федченко л. м., Шаповалов а. в., Шаповалов в. а. Физика облаков и активных воздействий на них. Нальчик: Печатный двор, 2017. 240 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ashabokov	B.A.,	Fedchenko	L.M.,	Shapovalov	A.V.,	Shapovalov	V.A.	Physics	of	Clouds	and	Active	Impacts	on	Them.	Nalchik: Pechatny	Dvor;	2017.	240	p.	(In	Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Мазин и. п., Коган е. л., Сергеев б. н., Хворостьянов в. и. Численное моделирование облаков. М.: Гидрометеоиздат, 1984. 185 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mazin	I.P.,	Kogan	E.L.,	Sergeev	B.N.,	Khvorostyanov	V.I.	Numerical	Modeling	of	Clouds.	Moscow:	Gidrometeoizdat;	1984.	185	p.	(In	Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Петров а. м. Моделирование физико-химических процессов образования и коагуляции частиц в смешанных облаках с учётом фазовых переходов: автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук: 02.00.04 / Петров Александр Михайлович; [Место защиты: Науч.-исслед. физ.-хим. ин-т им. Л. Я. Карпова]. Саров, 2014. 20 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Petrov A.M.  Modeling of Physicochemical Processes of Formation and Coagulation of Particles in Mixed Clouds Taking into Account Phase Transitions: abstract of dissertation of cand.	phys.	and	math.	sciences:	02.00.04.	Petrov	Alexander	Mikhailovich; [Place of protection: Research Phys -Chem  Institute	named	after	LYa	Karpov].	Sarov;	2014.	20	p.	(In	Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Затевахин м. а., Игнатьев а. а., Рамаросон р., Говоркова в. а. Численное исследование процесса коагуляции аэрозольных частиц в турбулентном пограничном слое атмос феры. // Труды Главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова. 2009. № 559. с. 161–191.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zatevakhin	M.A.,	Ignatiev	A.A.,	Ramaroson	R.,	Govorkova	V.A.	Numerical study of the process of coagulation of aerosol particles in the turbulent boundary layer of the atmosphere  Transactions of the Main Geophysical Observatory named after A.I.Voeikov.	2009;(559):161-191.	(In	Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Пискунов в. н., Гайнуллин к. г., Петров а. м., Затевахин м. а., Станкова е. н. Моделирование кинетики формирования осадков в смешанном облаке // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2022. т. 58. № 4. с. 438–447.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Piskunov	V.N.,	Gainullin	K.G.,	Petrov	A.M.,	Zatevakhin	M.A.,	et	al  Modeling the kinetics of precipitation formation in a mixed cloud  Bulletin of the Russian Academy of Sciences  Physics	of	the	Atmosphere	and	Ocean.	2022;58(4):438-447.	(In	Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
