Архив статей журнала
в работе предложен новый подход к построению элементно-адаптивных расчетных сеток, сгущающихся к элементам конструкций свайного фундамента. Построенные расчетные сетки ориентированы на использование в численных алгоритмах для проведения компьютерного мо- делирования температурных полей в грунте в области свайных фундаментов зданий северных городов, находящихся в криолитозоне. Особенностью таких свайных фундаментов является наличие в них разномасштабных элементов, таких как сваи и сезонно-действующие охлаждающие устройства. Присутствие таких элементов создает проблемы, связанные с построением расчетной сетки. Качество новой расчетной сетки проверялось путем сравнения численных данных компьютерного моделирования с данными температурного мониторинга в термометрической скважине для конкретного жилого здания в городе Салехарде. Построенная расчетная сетка также сравнивалась с использованной ранее геометрически-адаптивной сеткой с выделенными зонами сгущения узлов. Результаты численных экспериментов выявили преимущество новой расчетной сетки перед старой. Было показано, что сетки, построенные с помощью нового подхода, позволяют повысить точность численных расчетов по нахождению тепловых полей в грунте в области свайного фундамента, уменьшить используемую машинную память и время счета.
в данной работе рассматривается усредненная по глубине модель движения вязкой жидкости, предназначенная для компьютерного моделирования распространения вулканических лав. Описываются математические свойства модели, методы ее аппроксимации и алгоритмы численного решения, ориентированные на применение современных гибридных вычислительных кластеров. Математическая модель представляет собой систему уравнений гиперболического типа, которая отражает законы сохранения массы и импульса в приближении тонкого слоя. Данные рельефа, реологические свойства жидкости и экструзия вещества из кратера задаются как неоднородные члены в системе. Предлагаемая математическая модель имеет преимущество вычислительной эффективности из-за ее двумерности и включения высоты свободной поверхности в качестве переменной в основные уравнения. В работе обсуждаются параллельные компьютерные реализации рассматриваемой модели на основе OpenFOAM (MPI), OpenMP и OpenACC. Компьютерные коды реализованы на вычислительных кластерах с общей и распределенной памятью на CPU и GPU под управлением ОС Linux. Проведены верификация кодов на аналитическом решении задачи и профилирование кодов для многоядерных CPU с общей памятью и GPU.
в данной работе представлен подробный математический анализ динамики четырехколесного мобильного робота с амортизирующим шасси, предназначенного для передвижения по сложным рельефам, включая наклонные и неровные поверхности. Разработана нелинейная математическая модель системы на основе лагранжевой механики второго рода, которая учитывает кинетическую и потенциальную энергию корпуса робота и элементов подвески, силы демпфирования, контактные взаимодействия колес с поверхностью, а также нелинейные геометрические зависимости компонентов подвески. Модель учитывает нелинейные динамические эффекты, возникающие при движении по наклонным поверхностям и преодолении препятствий. Проведена оптимизация параметров подвески и системы управления с использованием современных методов оптимизации, направленная на мини- мизацию вибраций корпуса, обеспечение устойчивого движения и повышение энергоэффективности робота. В отличие от предыдущих исследований, предложенный подход включает комплексную оптимизацию параметров системы с учетом ограничений прочности элементов подвески и требований к динамическим характеристикам робота. Полученные результаты позволяют провести всесторонний анализ динамики системы, оптимизировать конструкцию и параметры управления для повышения эффективности и надежности мобильного робота при движении по сложным и неструктурированным поверхностям. Разработанная модель может быть использована для имитационного моделирования, разработки прототипов и создания робототехнических систем с улучшенными характеристиками, что открывает новые перспективы в области мобильной робототехники и систем управления.
проведен анализ и обобщение предпосылок, используемых для моделирования плазмы индукционного разряда в диапазоне условий, характерном для реакторов реактивно-ионного травления кремния и его соединений. Подтверждено, что применение функции Максвелла для энергетического распределения электронов обеспечивает корректное описание кинетики процессов под действием электронного удара. Показано, что реализация как прямого (основанного на решении уравнений химической кинетики с привлечением данных зондовой диагностики плазмы в качестве входных параметров), так и самосогласованного (дополненного уравнениями баланса вкладываемой мощности и скоростей процессов ионизации/рекомбинации заряженных частиц) алгоритма моделирования обеспечивает удовлетворительное согласие результатов расчета с данными независимых экспериментов. Приведены примеры сравнения расчета с экспериментом для плазмы Ar, Cl2 и CF4. Отмечено, что применение самосогласованного алгоритма в сложных многокомпонентных системах затруднено отсутствием или низкой достоверностью данных по сечениям процессов под действием электронного удара и транспортным характеристикам (коэффициентам диффузии, подвижностям) нестабильных продуктов плазмохимических реакций.