В монографии представлены результаты численного моделирования сложных трехмерных течений сжимаемого вязкого теплопроводного газа при учете действия сил тяжести и Кориолиса, наблюдающихся при локальном нагреве подстилающей поверхности и при вертикальном продуве. Математическая модель, решения которой описывают возникновение и продолжительное существование подобных течений, есть полная система уравнений Навье-Стокса. Численное построение решений полной системы уравнений Навье-Стокса при соответствующем выборе начальных и граничных условий позволяет моделировать указанные сложные течения сжимаемого вязкого теплопроводного газа в трехмерном нестационарном случае.
Монография может быть использована для подготовки аспирантов направления 09.06.01 «Информатика и вычислительная техника» по профилю «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ». Кроме того, будет полезна научным работникам, преподавателям, магистрантам и студентам, интересующимся содержательными задачами газовой динамики, а также аналитическими и численными методами решения систем нелинейных уравнений с частными производными.
Представлено последовательное программное обеспечение для универсальной многосеточной технологии (https://github.com/simartynenko/Robust_Multigrid_Technique_2020). Кратко рассмотрены основные направления развития современных численных методов для математического моделирования физико-химических процессов в механике сплошных сред (теплопроводность, химическая гидродинамика, конвективный теплообмен, электродинамика и т. д.). Представлены программы для решения краевых задач механики сплошных сред методом Зейделя с точечным и блочным (Vanka-type smoother) упорядочениями неизвестных. Подробно описан многосеточный модуль RMT_3D_2020, содержащий подпрограммы для реализации проблемно-независимых компонентов универсальной многосеточной технологии при решении трёхмерных краевых задач. Приведены примеры использования многосеточного модуля RMT_3D_2020 в статическом и динамическом циклах.
Для студентов и аспирантов, а также разработчиков программного обеспечения для моделирования физико-химических процессов в авиационной и ракетно-космической технике, энергомашиностроении, химической технологии и других отраслей машиностроения.
В книге приведены малоизвестные факты из биографий математиков, погибших в 1941-1944 годах на фронтах Великой Отечественной войны, умерших от голода в блокадном Ленинграде, а также подвергшихся репрессиям по ложным обвинениям и реабилитированных только в 1950-е годы. Кроме того, что важно, рассмотрены их математические работы, созданные до 1942 года. В основу работы положены выступления на Санкт-Петербургском математическом семинаре по истории математики Петербургского отделения математического института РАН (ПОМИ) и конференции «Герценовские чтения - 2020» и сопутствующие им пять статей, опубликованные в разных изданиях. Издание адресовано студентам, аспирантам и преподавателям вузов математических, физических и технических специальностей.
В настоящей монографии на основе физико-математического моделирования исследуются средне- и макромасштабные взрывные процессы на всех высотах в атмосфере Земли и в ближнем космосе. Это изучение проведено с помощью аналитических и численных методов для широкого круга задач, относящихся как к природным явлениям (эксплозивные извержения вулканов, взрывоподобное разрушение космических тел в атмосфере), так и связанным с деятельностью человека (проведение крупномасштабных взрывных геофизических экспериментов в ионосфере, разработка способов отражения столкновения метеороидов с Землей посредством ракетно-ядерного оружия и т. п.). Значительное место в монографии отведено лабораторному физическому моделированию с помощью лазерной плазмы наиболее сложных физических процессов, сопровождающих взрыв. Материал книги основан главным образом на опубликованных работах авторов.
Монография рассчитана на научных сотрудников, специализирующихся в области газовой динамики, физики плазмы, лабораторных исследований газоплазменных течений высокой удельной энергии и методов их численного моделирования. Книга будет полезна студентам старших курсов и аспирантам соответствующих специальностей.
Рассмотрен подход к моделированию эволюции открытой термодинамической системы на основе математической модели, использующей рандомизированное уравнение непрерывности энергии. Приближение открытой модели достигается использованием неограниченного числа энергетических связей с внешней средой. Оригинальность подхода заключается в использовании последних результатов эволюционной геометрии. Найденные решения характеризуются рядом необычных эффектов, таких как встроенное фазирование, динамическое преобразование структуры энергообмена, закономерное изменение величины случайных вариаций.
Эта книга представляет собой попытку постановки и начального обсуждения проблемы, периодически возникающей в истории науки: каким образом самые абстрактные понятия математики могут быть успешно восприняты ребенком в начальной школе или же студентом технического университета. В кратчайшем варианте ее содержание может быть представлено следующим образом: беседы о математике, ее месте в истории, смыслах, структурах и живых связях с другими науками, инженерным делом и образованием. Для тех, кто ценит и готов воспринимать математику как общую основу любого ответственного и творческого мышления. Более подробное изложение целей, методов и средств отражено в Прологе, Предисловии, Введении, а также непосредственно в тексте глав.
В монографию вошли наиболее значимые результаты авторов по анализу прикладных моделей массового обслуживания за последние 5 лет, отраженные в рецензируемых журналах различного уровня. В основном монография посвящена исследованию синергетических эффектов в стохастических системах с пуассоновскими входными потоками и входными потоками общего вида. Выбор материала определялся современными тенденциями широкого внедрения инструментов цифровых технологий в работу различных сложных систем. Отталкиваясь от идеи развития нестандартных способов моделирования, получения новых аналитических результатов в обход громоздкой техники, удалось построить и исследовать большое число разнообразных прикладных моделей. Методы решения, представленных в монографии задач, основаны на теории случайных процессов, теории массового обслуживания, теории графов и на системном анализе. Монография предназначена для исследователей в области вероятностного моделирования, системного анализа и прикладной математики.
Монография посвящена разработке асимптотических методов решения широкого класса сингулярно возмущенных задач, выработке единого подхода к проблеме асимптотического анализа таких задач общего вида. При этом охвачены случаи одномерного и многомерного ветвления; простого и кратного корня определяющего уравнения; резонансный и нерезонансный. Основным аппаратом при разработке темы явились методы теории операторов в функциональных пространствах, методы теории возмущений, техника работы с асимптотическими разложениями. По ходу изложения материала рассмотрено большое число примеров; даны упражнения, которые помогут читателю определить круг перспективных задач для обобщения материалов монографии на новые классы уравнений. Монография рекомендуется всем, кто интересуется теорией дифференциальных уравнений, разработкой асимптотического анализа сингулярно возмущенных дифференциальных уравнений и систем, а также приближенными методами интегрированием задач, содержащих дифференциальные уравнения и системы с малым параметром при старшей производной в произвольных степенях. Полученные результаты могут быть положены в основу спецкурсов для студентов и аспирантов по приближенному решению дифференциальных уравнений и систем, а также использованы при создании общей теории асимптотического анализа тех классов задач, которые не затрагивались в монографии. Книга предназначена для лиц категории «16+», в частности, научно-педагогических работников, аспирантов, студентов, изучающих дифференциальные уравнения и их приложения.
В книге описано применение современных методов поиска условного глобального экстремума: эволюционных методов, методов «роевого» интеллекта; методов, имитирующих физические процессы; биоинспирированных методов в задачах нахождения оптимального управления нелинейными детерминированными и стохастическими динамическими системами. В каждом разделе приведены постановка задачи, стратегия поиска, детальный алгоритм решения, результаты решения модельных примеров и прикладных задач.
Книга написана по результатам научных исследований, выполняемых на кафедре математической кибернетики Московского авиационного института (национального исследовательского университета).
В данной работе описаны методы и алгоритмы решения обратных задач экономического анализа, разработанные путем модификации аппарата обратных вычислений. Предложенный инструментарий позволяет выполнять решение задач при меньшем объёме экспертной информации и является простым в компьютерной реализации. Рассмотрено использование методов для решения оптимизационных задач нелинейного программирования более широкого круга. Приведены результаты численных экспериментов и их сравнение с решением задач с помощью классических методов и математического пакета.
