Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

17 Физика

 

Баранов С.А., Киселев А.Ф., Курячий А.П., Сбоев Д.С., Толкачев С.Н., Чернышев С.Л. «Управление поперечным течением в трехмерном пограничном слое с помощью многоразрядной актуаторной системы» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 67-79 (2021)

В аэродинамической трубе выполнены эксперименты по управлению течением в трехмерном пограничном слое с помощью многоразрядной актуаторной системы. Пограничный слой создавался на стреловидной пластине с индуцированным продольным отрицательным градиентом давления. В актуаторной системе использовался приповерхностный барьерный разряд для создания однонаправленного объемного силового воздействия над протяженным участком поверхности пластины. Подтверждена возможность существенного уменьшения скорости поперечного течения и ослабления интенсивности стационарных вихрей его неустойчивости при воздействии актуаторной системы.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 67-79 (2021) | Рубрики: 04.14 17

 

Смирнов Н.Н., Никитин В.Ф., Коленкина (Скрылева) Е.И., Газизова Д.Р. «Эволюция поверхности раздела фаз при вытеснении вязких жидкостей из пористой среды» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 80-93 (2021)

Проведено численное моделирование процесса вытеснения вязкой жидкости из пористой среды с учетом капиллярных эффектов. В каждый момент времени рассчитывается площадь поверхности раздела фаз. Изучено влияние определяющих параметров на изменение площади поверхности раздела фаз. Описаны эксперименты по вытеснению нефти водой из неокомских песчаников. Экспериментальные данные сопоставлены с результатами численного моделирования.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 80-93 (2021) | Рубрики: 04.14 17

 

Власов П.А., Михайлов Д.И., Панкратьева И.Л., Полянский В.А. «Зондовая диагностика хемоионизационных процессов в углеводородных высокотемпературных газовых смесях» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 17-24 (2020)

Обсуждаются теоретические и экспериментальные результаты использования электрических зондов для получения информации об эффективной скорости хемоионизации в высокотемпературных химически реагирующих неравновесных газовых смесях сложного состава за отраженными ударными волнами в ударных трубах. Приведены данные измерений нестационарных электрических токов на проводящие и изолированные зонды в разных смесях. Для интерпретации таких измерений построена теоретическая модель, описывающая работу зонда в высокотемпературных неравновесных химически реагирующих газовых смесях атмосферного давления.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 17-24 (2020) | Рубрики: 05.03 17

 

Кудрявцев В.В. «Об истории создания первых радиолокационных станций и их применении в авиации и космических исследованиях» Авиакосмическое приборостроение, 25, № 2, с. 43-56 (2021)

Обсуждаются некоторые достижения отечественных ученых в области радиолокации, которые широко используются в авиационной технике и космических исследованиях. Рассмотрен вклад научных школ (радиолокационных групп) Д.А. Рожанского и Ю.Б. Кобзарева в формирование и развитие импульсной радиолокации в нашей стране. Под руководством Д.А. Рожанского были начаты первые опыты по использованию импульсного метода радиолокации. Его ученик Ю.Б. Кобзарев с сотрудниками разработал первую радиолокационную станцию (РЛС) дальнего обнаружения самолетов «Редут». Впоследствии Ю.Б. Кобзарев и его ученики создали ряд других РЛС, предложили принципы построения когерентной радиолокационной техники, теорию оптимальной обработки радиолокационных сигналов, заложили основы дистанционного зондирования. Описаны достижения научно-исследовательской группы В.А. Котельникова, стоявшей у истоков планетной радиолокации. Ключевые слова: радиолокация, импульсная радиолокация, РЛС «Редут», когерентная РЛС, дистанционное зондирование, статистическая радиофизика, планетная радиолокация.

Авиакосмическое приборостроение, 25, № 2, с. 43-56 (2021) | Рубрики: 03 17 18

 

Осипов С.М., Быков А.М. «Нелинейная модель Монте-Карло ускорения частиц бесстолкновительной ударной волной при различных законах рассеяния частиц» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 4, с. 486-489 (2021)

Представлена нелинейная модель Монте-Карло, в которой спектры ускоренных частиц и магнитных флуктуаций рассчитаны самосогласованно, с учетом нелинейных эффектов и развития плазменных неустойчивостей в окрестности сильной ударной волны. Рассмотрены различные модельные режимы рассеяния частиц. Показано, что спектр ускоренных частиц значительно смягчается в случае использования обобщенного режима мелкомасштабного рассеяния, по сравнению с бомовским законом рассеяния.

Известия РАН. Серия физическая, 85, № 4, с. 486-489 (2021) | Рубрики: 06.08 17

 

Авиев А.А., Енин В.Н. «Пьезоактюатор объектива системы измерения параметров виброподставки в лазерном гироскопе» Приборы, № 1, с. 26-32 (2021)

Рассматривается оптико-электронная система, измеряющая параметры относительных колебаний чувствительного элемента в лазерном гироскопе с виброподставкой. Система позволяет компенсировать обусловленную этими колебаниями составляющую выходного сигнала гироскопа. Рассматриваемая измерительная система состоит из миниатюрного плоского транспаранта, закрепленного на чувствительном элементе, оптико-электронного модуля, установленного на корпусе лазерного гироскопа, и электронного блока обработки сигналов. Принцип действия системы основан на регистрации лазерного излучения, отраженного от участков транспаранта с микрометками. Описывается пьезоактюатор объектива измерительной системы, служащий для поддержания ее оптических характеристик. Приводится математическая модель актюатора, а также описание его системы управления. Показаны результаты численного моделирования движения объектива, положение которого подстраивается при помощи пьезоактюатора.

Приборы, № 1, с. 26-32 (2021) | Рубрики: 06.17 17

 

«К 80-летию Валентина Федоровича Бутузова» Физические основы приборостроения, 8, № 3, с. 5-6 (2019)

DOI: 10.25210/jfop-1903-005006

Физические основы приборостроения, 8, № 3, с. 5-6 (2019) | Рубрики: 03 17

 

«К 85-летию Юрия Васильевича Гуляева» Физические основы приборостроения, 9, № 3, с. 2-3 (2020)

DOI: 10.25210/jfop-2003-002003

Физические основы приборостроения, 9, № 3, с. 2-3 (2020) | Рубрики: 03 17

 

Кудрявцев В.В., Наумов А.А., Фатыхов К.З. «Вадим Алексеевич Ильин – основатель научной школы в области радиофизики, методики преподавания физики и ее истории» Инженерная физика, № 9, с. 23-36 (2020)

Рассказано о научной и педагогической деятельности Вадима Алексеевича Ильина, известного педагога, выдающегося представителя радиофизической школы МПГУ, талантливого историка науки, создателя собственной научно-педагогической школы в области радиофизики, методики преподавания физики и ее истории. Ключевые слова: радиофизика, прикладная сверхпроводимость, дистанционный мониторинг, преподавание физики в университете, история физики, история радиофизики, популяризация современной науки, научно-педагогическая школа.

Инженерная физика, № 9, с. 23-36 (2020) | Рубрики: 03 17

 

Тютюнник В.М. «Номинирование на Нобелевскую премию по физике в 1911–1950 годах» Инженерная физика, № 2, с. 10-33 (2021)

На основе рассекреченных документов Нобелевских комитетов по физике в Стокгольме рассмотрены и проанализированы все выдвижения кандидатов на Нобелевские премии по физике за 1911–1950 гг. Показано, что за первые 50 лет на премию по физике номинированы представители 19 стран. Всего номинировано 282 чел. 2333 раза (более восьми номинаций на одного учёного в среднем). Получили Нобелевскую премию по физике 54 учёных из 13 стран. Количество номинаторов по физике за первое 50-летие составило 1659 чел. Не обнаружено закономерностей в присуждении Нобелевских премий по физике: корреляция между количеством номинаций и присуждением премий за первые 50 лет отсутствует. Ключевые слова: Нобелевская премия по физике за 1911–1950, номинанты, номинаторы, наукометрический анализ.

Инженерная физика, № 2, с. 10-33 (2021) | Рубрики: 03 17

 

Ковалева С.К. «75 лет отечественной атомной промышленности» История науки и техники, № 12, с. 13-19 (2020)

Статья посвящена 75-летию советской атомной промышленности, созданию ядерного щита России и мирному использованию атомной энергии. Ключевые слова: атомная энергия, реактор, атомная бомба, ледокол.

История науки и техники, № 12, с. 13-19 (2020) | Рубрики: 03 17

 

Захаров В.Е., Зелёный Л.М., Илькаев Р.И., Месяц Г.А., Питаевский Л.П., Рубаков В.А., Руденко О.В., Рыкованов Г.Н., Сергеев А.М., Соломонов Ю.С., Шарков Б.Ю., Щербаков И.А. «Памяти Владимира Евгеньевича Фортова» Успехи физических наук, 191, № 1, с. 111-112 (2021)

Успехи физических наук, 191, № 1, с. 111-112 (2021) | Рубрики: 03 17

 

Косьянчук В.В., Гласов В.В., Зыбин Е.Ю., Тань Лиго «Прогнозирование траектории полета летательного аппарата в условиях полной параметрической неопределенности» Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 1, с. 93-101 (2021)

Большинство методов прогнозирования поведения динамических систем основаны на использовании информации о параметрах их математических моделей. Однако проблемы нестационарности, нелинейности и неидентифицируемости моделей реальных сложных систем приводят к тому что, традиционные параметрические методы применимы на практике только тогда, когда достоверно известны параметры и структура моделей систем, а неопределенности при постановке задачи существенно ограничены. В статье описывается оригинальный непараметрический метод прогнозирования траектории полета летательного аппарата в условиях полного отсутствия априорной информации о параметрах его математической модели динамики полета. Предлагаемый метод, в отличие от аналогичных широко известных, не использует логические или статистические вычисления и не требует своего предварительного обучения или длительной настройки. Он построен только на основе ретроспективного анализа нескольких последовательных значений пространственных координат летательного аппарата и его сигналов управления, поэтому не подвержен влиянию модельных ошибок и может быть использован для прогнозирования траектории полета летательного аппарата в условиях полной параметрической неопределенности даже в случае неидентифицируемости модели его динамики полета. Приведены результаты численного моделирования решения задачи прогнозирования траектории полета беспилотного летательного аппарата наиболее распространенного типа квадрокоптера в условиях полной неопределенности параметров его математической модели. Полученные результаты подтверждают работоспособность разработанного метода и показывают высокие характеристики точности решения задачи и скорости настройки алгоритма. Описанный подход может быть использован для прогнозирования траектории движения любого другого транспортного средства (автомобиля, водного судна и т.д.) при условии линеаризуемости его модели на наблюдаемом интервале времени и наличия информации о его сигналах управления. Практическая реализация описываемого непараметрического метода совместно с традиционными параметрическими позволит повысить точность прогнозирования траектории полета и решить задачу высокоточной посадки беспилотного летательного аппарата на активно маневрирующее судно, в том числе, при возникновении различных критических ситуаций.

Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 1, с. 93-101 (2021) | Рубрики: 08.14 17

 

Балега Ю.Ю., Боос Э.Э., Зелёный Л.М., Калегаев В.В., Кузьмичёв Л.А., Мирошниченко Л.И., Петрукович А.А., Петрухин А.А., Радченко В.В., Саврин В.И., Свертилов С.И., Стожков Ю.И. «Памяти Михаила Игоревича Панасюка» Успехи физических наук, 191, № 3, с. 331-332 (2021)

Успехи физических наук, 191, № 3, с. 331-332 (2021) | Рубрики: 03 17

 

Александров Е.Б., Андреев А.Ф., Архипов М.В., Захаров В.Е., Зелёный Л.М., Иванов С.В., Ивченко Е.Л., Питаевский Л.П., Садовский М.В., Сурис Р.А., Шалагин А.М., Щербаков И.А. «Николай Николаевич Розанов (к 80-летию со дня рождения)» Успехи физических наук, 191, № 4, с. 445-446 (2021)

Успехи физических наук, 191, № 4, с. 445-446 (2021) | Рубрики: 03 17

 

Полежаев Ю.В., Гешеле В.Д., Раскатов И.П. «Исследование интенсивного режима вибрационного горения биотоплива» Инженерно-физический журнал, 92, № 2, с. 512-519 (2019)

Проведено экспериментальное исследование вибрационного горения твердого биотоплива (древесных пеллет). В некоторых экспериментах с вибрационным горением пеллет наблюдалось значительное усиление акустического излучения, сопровождающееся увеличением скорости их выгорания. При возникновении такого режима температура пламени снижалась, а плотность теплового потока на стенке камеры сгорания увеличивалась вследствие турбулизации погранслоя. Получена эмпирико-теоретическая зависимость для расчета теплообмена в интенсивных режимах вибрационного горения твердого биотоплива. Ключевые слова: вибрационное горение, интенсивный режим, термоакустические колебания, температура пламени, теплоотдача, экология, древесные пеллеты

Инженерно-физический журнал, 92, № 2, с. 512-519 (2019) | Рубрики: 09.09 17

 

Арансон И.С., Гапонов-Грехов А.В., Захаров В.Е., Зверев В.А., Кузнецов Е.А., Литвак А.Г., Некоркин В.И., Пиковский А.С., Руденко О.В., Сергеев А.М., Синай Я.Г., Цимринг Л.Ш. «Михаил Израилевич Рабинович (к 80-летию со дня рождения)» Успехи физических наук, 191, № 4, с. 447-448 (2021)

Успехи физических наук, 191, № 4, с. 447-448 (2021) | Рубрики: 03 17

 

Арутюнян Г.Г. «Эйнштейновское представление тензорно-скалярных теорий гравитации» Ученые записки Ереванского государственного университета, физико-математических наук, 35, № 1, с. 58-135 (2001)

Представлены соображения, связанные с конформными преобразованиями теории Йордана–Дикке–Бранса. Показано, что при определенных условиях тензорно-скалярные теории гравитации конформно эквивалентны теории Эйнштейна с источником в виде минимально связанного скалярного поля.

Ученые записки Ереванского государственного университета, физико-математических наук, 35, № 1, с. 58-135 (2001) | Рубрики: 17 18

 

Навасардян М.А., Навасардян Ц.М., Габриелян Р.Ц. «Эхо модулированного звуковой частотой рентгеновского излучения из недра атомов» Ученые записки Ереванского государственного университета, физико-математических наук, 29, № 2, с. 99-102 (1995)

С использованием рентгеномодуляторной системы, созданной в последнее время одним из авторов данной работы, модулировалось излучение Мо Kα, а затем пучком этого излучения возбуждался K-уровень атомов иттрия, находящегося в составе иттриево-алюминиевого граната Y2Al5O12 и регистрировалась картина модуляции этого излучения. Эта работа дает возможность изучать атомные процессы в реальном временном масштабе, особенно успешно при изучении релаксационных процессов в атомных системах типа кристаллов или некристаллических твердых или жидких веществ.

Ученые записки Ереванского государственного университета, физико-математических наук, 29, № 2, с. 99-102 (1995) | Рубрика: 17

 

Богомолов С.В., Захарова Т.В. «Уравнение Больцмана без гипотезы молекулярного хаоса» Математическое моделирование, 33, № 1, с. 3-24 (2021)

Ясная с точки зрения физики вероятностная модель газа из твёрдых сфер рассматривается как с помощью теории случайных процессов, так и в терминах классической кинетической теории для плотностей функций распределения в фазовом пространстве: из системы нелинейных стохастических дифференциальных уравнений (СДУ) выводится сначала обобщённое, а затем – случайное и неслучайное интегродифференциальное уравнение Больцмана с учётом корреляций и флуктуаций. Главной особенностью исходной модели является случайный характер интенсивности скачкообразной меры и её зависимость от самого процесса. Для полноты картины кратко напоминается переход ко всё более грубым приближениям в соответствии с уменьшением параметра обезразмеривания, числа Кнудсена. В результате получаются стохастические и неслучайные макроскопические уравнения, отличающиеся от системы уравнений Навье–Стокса или систем квазигазодинамики. Ключевым отличием этого вывода является более точное осреднение по скорости благодаря аналитическому решению СДУ по винеровской мере, в виде которых представлена промежуточная мезо-модель в фазовом пространстве. Такой подход существенно отличается от традиционного, использующего не сам случайный процесс, а его функцию распределения. Акцент ставится на прозрачности допущений при переходе от одного уровня детализации к другому, а не на численных экспериментах, в которых содержатся дополнительные погрешности аппроксимации.

Математическое моделирование, 33, № 1, с. 3-24 (2021) | Рубрика: 17

 

Чечина А.А., Чурбанова Н.Г., Трапезникова М.А. «Сравнение воспроизведения пространственно-временных структур транспортных потоков при использовании различных способов осреднения данных» Математическое моделирование, 33, № 1, с. 25-35 (2021)

Работа посвящена апробации созданной авторами двумерной микроскопической модели движения автотранспорта на основе теории клеточных автоматов (СА) на тестовых задачах, приведенных в литературе. Проведено сравнение полученных пространственно-временных структур распределения скоростей транспортного потока с экспериментальными данными. Теоретически обоснован и проверен при помощи численного эксперимента выбор оптимального способа осреднения для более адекватного отражения результатов. Представленные результаты подтверждают, что предложенная СА-модель адекватно воспроизводит паттерны, наблюдаемые на диаграммах скоростей реальных транспортных потоков, а также обеспечивает большее сходство с экспериментальными данными по сравнению с другими приведенными моделями.

Математическое моделирование, 33, № 1, с. 25-35 (2021) | Рубрика: 17

 

Чикуров Н.Г. «Численное решение жестких систем обыкновенных дифференциальных уравнений с помощью приведения их к форме Шеннона» Математическое моделирование, 33, № 1, с. 36-52 (2021)

Рассматривается новый численный метод решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ) с помощью приведения их к уравнениям Шеннона. Чтобы преобразовать дифференциальные уравнения, заданные в нормальной форме Коши, к уравнениям Шеннона, достаточно произвести простую замену переменных. Нелинейные системы ОДУ линеаризуются. Кусочно-линейная аппроксимация правых частей уравнений Шеннона не требует вычислений матрицы Якоби и обеспечивает высокую точность решения дифференциальных уравнений, включая жесткие дифференциальные уравнения.

Математическое моделирование, 33, № 1, с. 36-52 (2021) | Рубрика: 17

 

Поляков С.В., Подрыга В.О. «Об одном алгоритме расчета движений молекул двухатомных газов» Математическое моделирование, 33, № 1, с. 53-62 (2021)

Рассматривается проблема моделирования свойств двухатомных газов методами молекулярной динамики. Подобные исследования являются традиционными для физики вещества. В настоящее время наблюдается повышенный интерес к данной проблеме в связи с развитием нанотехнологий и их внедрением в различные отрасли промышленности. В предлагаемой работе рассмотрен вопрос об уточнении исходной классической модели динамики Ньютона. В частности, обсуждается методика учета дополнительных степеней свободы, характеризующих вращательные движения двухатомных молекул. Это связано с необходимостью корректного вычисления теплоемкости. Для решения данной задачи предложено добавить в модель молекулярной динамики уравнения для моментов импульса и вращательных скоростей молекул. Для такой расширенной постановки разработан специальный численный алгоритм, обобщающий схему Верле. На основе предложенного алгоритма разработана расчетная программа. С ее помощью вычислена кривая теплоемкости для азота в диапазоне температур 100–400 К при давлении 1 атм. Полученные расчетные данные согласуются с известными данными из справочников.

Математическое моделирование, 33, № 1, с. 53-62 (2021) | Рубрика: 17

 

Евстигнеев А.И., Одиноков В.И., Дмитриев Э.А., Свиридов А.В., Иванкова Е.П. «Влияние внешнего теплового воздействия на напряженное состояние оболочковых форм по выплавляемым моделям» Математическое моделирование, 33, № 1, с. 63-76 (2021)

Исследуется эволюция напряженного состояния оболочковых форм по выплавляемым моделям при нестационарном внешнем тепловом воздействии, главным образом, при заливке жидкого металла в холодные литейные оболочковые формы.

Математическое моделирование, 33, № 1, с. 63-76 (2021) | Рубрика: 17

 

Балунов А.И., Сукин И.А., Цирлин А.М. «Выбор порядка разделения многокомпонентных смесей в системах, использующих механическую энергию» Математическое моделирование, 33, № 2, с. 82-92 (2021)

Для кинетики процесса массопереноса в форме Онсагера рассмотрены задачи о порядке разделения многокомпонентной смеси, минимизирующем затраты энергии в процессах заданной производительности, и об оптимальном распределении поверхностей массопереноса (размеров аппаратов) между ступенями разделения в системах, использующих механическую или электрическую энергию. Получены алгоритм выбора порядка разделения и расчетные формулы для оптимального распределения площадей контакта. Введено понятие приведенных концентраций компонентов и фракций как отношения их концентраций к корню квадратному из удельных коэффициентов проницаемости. Дан пример расчета.

Математическое моделирование, 33, № 2, с. 82-92 (2021) | Рубрика: 17

 

Семин М.А., Зайцев А.В., Левин Л.Ю. «Численное решение обратной задачи Стефана при анализе искусственного замораживания породного массива» Математическое моделирование, 33, № 2, с. 93-108 (2021)

Рассмотрена проблема параметризации модели теплопереноса в породном массиве в условиях его искусственного замораживания. Для уточнения параметров модели по данным измерений температуры породного массива в контрольно-термических скважинах предлагается решать коэффициентную обратную задачу Стефана. В работе рассмотрена постановка обратной задачи, предложен и реализован численный алгоритм ее решения. Численный алгоритм основан на итерационной минимизации сглаживающего функционала рассогласований измеренных и вычисленных температур в контрольно-термических скважинах. Исследованы свойства сглаживающего функционала в фазовом пространстве теплофизических свойств породного массива и особенности выбора параметров сглаживающего функционала.

Математическое моделирование, 33, № 2, с. 93-108 (2021) | Рубрика: 17

 

Радаев А.В., Плохотников С.П., Тазюков Ф.Х., Сабирзянов А.Н., Салимьянов И.Т. «Нестационарная фильтрация потока «нефть–CO2» в однородном пласте при различных термобарических условиях» Математическое моделирование, 33, № 2, с. 109-124 (2021)

Разработан экспериментальный стенд для исследования гидродинамики потока «нефть–сверхкритический СО2» в однородной терригенной пористой среде при давлениях до 25 МПа и температурах до 473К. Экспериментальный стенд позволяет измерять растворимость диоксида углерода в нефти и нефти в диоксиде углерода в процессе нестационарной фильтрации системы «нефть–сверхкритический СО2» в низкопроницаемой однородной пористой среде в динамическом режиме. Проведены исследования растворимости модельной маловязкой нефти при вытеснении ее из модели терригенного однородного нефтяного пласта, проведены исследования динамической вязкости жидкой субстанции «нефть–сверхкритический СО2». На основании полученных экспериментальных данных по теплофизическим свойствам систем «нефть-сверхкритический СО2» разработана математическая модель процесса нестационарной фильтрации потока «нефть–сверхкритический СО2» в низкопроницаемой однородной пористой среде. Задача решалась численно методом конечных разностей. В процессе дискретизации использовалась схема неявная по давлению и явная по насыщенности (так называемый метод IMPES). А именно, на каждый момент времени рассчитывалось давление из системы линейных уравнений, при этом насыщенность бралась из предыдущего временного слоя. Затем насыщенность пересчитывалась явно с использованием найденных давлений. При дискретизации производной для соседних узлов берется проницаемость из узла, в котором давление больше (то есть использовалась схема «вверх по потоку»). Сходимость решения контролировалась проведением численных экспериментов на сгущающихся сетках. Разработанная математическая модель позволила рассчитать значения коэффициента вытеснения реальной нефти. Выявлены механизмы увеличения нефтеотдачи из проницаемых и низкопроницаемых пористых сред.

Математическое моделирование, 33, № 2, с. 109-124 (2021) | Рубрика: 17

 

Сухинов А.И., Белова Ю.В., Чистяков А.Е. «Моделирование биогеохимических циклов в прибрежных системах Юга России» Математическое моделирование, 33, № 3, с. 20-38 (2021)

Работа посвящена разработке и исследованию математической модели биогеохимических процессов, происходящих в прибрежных системах Юга России, позволяющей повысить точность прогнозирования динамики фитопланктонных популяций с учетом влияния солености и температуры на их развитие и трансформацию форм фосфора, азота и кремния. Проведено исследование непрерывной модели, выполнена линеаризация нелинейных функций источников и получены достаточные условия единственности решений взаимосвязанных по начальным и конечным условиям цепочек начально-краевых задач, сформулирована теорема. Построены разностные схемы, базирующиеся на усовершенствованной дискретизации адвективных членов линеаризованных начально-краевых задач на пространственной сетке, на основе линейных комбинаций схем типа «кабаре» и центрально-разностных. Данные схемы имеют лучшую точность, повышенный запас устойчивости и применимы в большем диапазоне сеточных чисел Пекле по сравнению с традиционными разностными схемами. Получены начальные условия и уточненные параметры системы уравнений, по гидрографическим картам восстановлены поля солености и температуры для Азовского моря, обладающие достаточной степенью гладкости. Разработан программный комплекс и проведен численный эксперимент по диагностическому и прогностическому моделированию биогеохимических процессов в Азовском море в летнее время в условиях современного осолонения. Результаты моделирования согласуются с имеющимися данными наблюдений.

Математическое моделирование, 33, № 3, с. 20-38 (2021) | Рубрика: 17

 

Рассоха А.В., Шананин А.А. «Обратные задачи анализа межотраслевых балансов» Математическое моделирование, 33, № 3, с. 39-58 (2021)

Предлагается модификация подхода к анализу межотраслевого баланса. Вместо предположения В.В. Леонтьева о постоянстве норм затрат производственных факторов используется более реалистичное в современных условиях предположение о постоянстве пропорций межотраслевых денежных потоков. Предложен алгоритм решения обратной задачи, которая позволяет идентифицировать модель нелинейного межотраслевого баланса с функцией полезности и производственными функциями Кобба–Дугласа по данным симметричной таблицы затраты–выпуск. На основе использования преобразования Янга и двойственности по Фенхелю разработана технология анализа межотраслевых связей с помощью этой модели. Технология опробована на данных экономической статистики России.

Математическое моделирование, 33, № 3, с. 39-58 (2021) | Рубрика: 17

 

Гридин В.Н., Анисимов В.И. «Быстрый численный алгоритм расчета приведенной нестабильности нулевого уровня усилителей постоянного тока» Математическое моделирование, 33, № 3, с. 59-72 (2021)

Рассматривается быстрый численный алгоритм расчета приведенной нестабильности нулевого уровня усилителей постоянного тока. Традиционные методы расчета нестабильности нелинейных электронных схем требуют многократного выполнения расчета стационарного режима моделируемой нелинейной схемы с последующим расчетом чувствительности значений координат рабочих точек к вариации параметров компонентов. В отличии от них предлагаемая в статье методика основана на выполнении однократной линеаризации нелинейных характеристик компонентов только на начальном этапе решения задачи. На последующих этапах решения задачи линеаризованное представление компонентов используется для расчета приведенной нестабильности под влиянием внешних воздействий, а также технологического разброса параметров при серийном изготовлении разрабатываемой схемы.

Математическое моделирование, 33, № 3, с. 59-72 (2021) | Рубрика: 17

 

Эдиев Д.М. «О существовании и единственности оценки ожидаемой продолжительности жизни в модели стабильного населения» Математическое моделирование, 33, № 3, с. 73-84 (2021)

Рассматриваются и положительно решены вопросы существования и единственности оценок параметра роста численности населения (мальтузианского параметра) и продолжительности жизни престарелого населения в модели стабильного населения с эндогенным параметром роста. Полученные результаты указывают на возможность оценки параметра роста при условии гладкости исходных данных, по точному общему соотношению, без использования оптимизационных и итерационных процедур. Полученные результаты имеют как теоретическое, так и практическое значение при оценивании продолжительности жизни и смертности престарелого населения.

Математическое моделирование, 33, № 3, с. 73-84 (2021) | Рубрика: 17

 

Нестерова И.С., Герке К.М. «Расчёт течения газа в нанокапилляре с учётом кнудсеновской диффузии и проскальзывания» Математическое моделирование, 33, № 3, с. 85-97 (2021)

Традиционные коллекторы нефти и газа, используемые для добычи углеводородов, частично исчерпаны, и мировой энергетический рынок присматривается к новым нетрадиционным источникам энергии. Ресурсы сланцевого газа в мире составляют по некоторым оценкам до 200 трлн.м3, но только малая часть является извлекаемыми запасами с точки зрения современных технологий. Детальное понимание сланцевой петрофизики необходимо для оценки допустимой добычи. В настоящей работе мы проводим сравнение популярной эмпирической модели Джавадпура и прямых расчетов течения газа в нанокапилляре. Исследование произведено для диапазона режимов течения от течения Стокса до свободного молекулярного течения. Хотя в целом эмпирическая модель всегда дает более высокие предсказания в сравнении с расчетами, эти различия минимальны для пор радиусом ∼1–20 нм. В диапазоне радиусов пор ∼20–1000 нм результаты двух подходов могут различаться в разы. С учетом полученных данных можно смело утверждать, что прямое моделирование нанофильтрации может послужить значительным уточнением при моделировании нанофильтрации в сеточных моделях, так как вместо эмпирических моделей для круглых нанокапилляров мы можем использовать расчеты для пор любой конфигурации. В дальнейшем будет проведено более глубокое исследование, в том числе в модели неидеального газа, а также в геометрии реальных пор, полученных экспериментально из геологических образцов, что позволит достоверно параметризовать сеточные модели нанофильтрации.

Математическое моделирование, 33, № 3, с. 85-97 (2021) | Рубрика: 17

 

Бобков В.Г., Вершков В.А., Козубская Т.К., Цветкова В.О. «Методика деформации неструктурированных сеток в задачах определения аэродинамических характеристик тел при малых перемещениях» Математическое моделирование, 33, № 3, с. 109-132 (2021)

Представлена методика деформации неструктурированной гибридной сетки для моделирования течения около твердых тел, совершающих малые движения по заданным извне законам или под действием аэродинамических сил. Метод основан на использовании вспомогательной стренд-сетки, «привязанной» к ограниченной области расчетной сетки. Вдоль каждого стренда решается одномерная задача сжатия-растяжения с целью обеспечения гладкого изменения размера сеточных элементов. Расчетная сетка в области пограничного слоя остается неизменной. Эффективность метода продемонстрирована на решении двумерных и трехмерных задач по моделированию обтекания изолированных подвижных тел простой конфигурации. Методика реализована в комплексе программ NOISEtte.

Математическое моделирование, 33, № 3, с. 109-132 (2021) | Рубрика: 17

 

Корнеев Б.А., Тухватуллина Р.Р., Савенков Е.Б. «Численное исследование двухфазных гиперболических моделей» Математическое моделирование, 33, № 4, с. 3-20 (2021)

Работа посвящена численному исследованию конечно-объемной схемы с потоком HLLEM для решения уравнений из семейства моделей Баера–Нунциато. Рассматривается три варианта модели, отличающихся степенью «неравновесности». Приводится краткое описание моделей и их отличия. Для аппроксимации уравнений неравновесных моделей с жесткими правыми частями, описывающими процесс механической и термодинамической релаксации, используется метод расщепления по физическим процессам. Пространственные аппроксимации строятся методом конечных объемов 1-го и 2-го порядка (TVD). В качестве численного потока используется поток HLLEM, для которого предложен простой алгоритм определения параметра метода, гарантирующего физичность решения. Особенностью работы является то, что все три рассмотренные модели применены для анализа фактически одной и той же физической постановки.

Математическое моделирование, 33, № 4, с. 3-20 (2021) | Рубрика: 17

 

Бугаев А.С., Таташев А.Г., Яшина М.В. «Спектр непрерывной замкнутой симметричной цепочки с произвольным числом контуров» Математическое моделирование, 33, № 4, с. 21-44 (2021)

Исследуется динамическая система с непрерывным временем и непрерывным пространством состояний. Система относится к классу контурных сетей Буслаева. Контурные сети могут использоваться при моделировании трафика на сложных сетях, а также иметь другие приложения, в частности, применяться при моделировании коммуникационных систем. Рассматриваемая система содержит замкнутую последовательность контуров, каждый из которых имеет по две симметрично расположенные общие точки, называемые узлами, с соседними контурами. На каждом контуре движется с постоянной скоростью отрезок, называемый кластером. Это название объясняется тем, что в дискретном варианте транспортной модели такому отрезку соответствует группа частиц, располагающихся в соседних ячейках и перемещающихся одновременно, причем каждая частица соответствует автотранспортному средству. Задержки в перемещении кластеров обусловлены невозможностью одновременного прохождения двух кластеров через общий узел. Динамика системы такова, что с некоторого момента времени периодически повторяются состояния, принадлежащие некоторому множеству (предельный цикл). Каждому предельному циклу соответствуют значение средней скорости кластеров. Это значение в общем случае зависит от начального состояния. Исследуется поведение системы на предельных циклах. Получены результаты о характере поведения рассматриваемой системы на предельном цикле, о значении периода цикла, о поведении функции от состояния, называемой потенциалом задержек. Найдены возможные значения средней скорости кластеров при известных значениях числа контуров и длины кластера. Получены достаточные условия существования предельных циклов при малых длинах кластеров с наличием задержек в движении. Доказана теорема о непрерывной замкнутой цепочке контуров с длиной, равной половине длины контуров. Доказательство этой теоремы основано на сравнении поведения данной системы с поведением рассматривавшейся ранее дискретной системы, называемой бинарной замкнутой цепочкой контуров.

Математическое моделирование, 33, № 4, с. 21-44 (2021) | Рубрика: 17

 

Тютюнник В.М. «Номинирование на Нобелевскую премию по физике в 1911–1950 годах» Прикладная физика и математика, № 1, с. 3-26 (2021)

На основе рассекреченных документов Нобелевских комитетов по физике в Стокгольме рассмотрены и проанализированы все выдвижения кандидатов на Нобелевские премии по физике за 1911–1950 гг. Показано, что за первые 50 лет на премию по физике номинированы представители 19 стран. Всего номинировано 282 чел. 2333 раза (более восьми номинаций на одного учёного в среднем). Получили Нобелевскую премию по физике 54 учёных из 13 стран. Количество номинаторов по физике за первое 50-летие составило 1659 чел. Не обнаружено закономерностей в присуждении Нобелевских премий по физике: корреляция между количеством номинаций и присуждением премий за первые 50 лет отсутствует. Ключевые слова: Нобелевская премия по физике за 1911–1950, номинанты, номинаторы, наукометрический анализ.

Прикладная физика и математика, № 1, с. 3-26 (2021) | Рубрики: 03 17

 

Остапенко В.В., Хандеева Н.А. «К обоснованию метода интегральной сходимости исследования точности разностных схем сквозного счета» Математическое моделирование, 33, № 4, с. 45-59 (2021)

Дано обоснование метода интегральной сходимости исследования точности конечно-разностных схем сквозного счёта при численном моделировании ударных волн, распространяющихся с переменной скоростью. Для этого порядок интегральной сходимости определяется при помощи серии численных расчётов на семействе вложенных разностных сеток, что позволяет моделировать непрерывное по пространству разностное решение соответствующей задачи Коши. Такой подход применяется для исследования точности явных разностных схем Русанова, TVD и WENO, имеющих повышенный порядок классической аппроксимации, а также неявной компактной схемы с искусственной вязкостью четвёртого порядка дивергентности, имеющей третий порядок как классической, так и слабой аппроксимации.

Математическое моделирование, 33, № 4, с. 45-59 (2021) | Рубрика: 17

 

Матус П.П., Утебаев Б.Д. «Компактные и монотонные разностные схемы для параболических уравнений» Математическое моделирование, 33, № 4, с. 60-78 (2021)

Рассматриваются компактные и монотонные разностные схемы четвертого порядка аппроксимации для линейных, полулинейных и квазилинейных уравнений параболического типа. Для уравнения Фишера доказывается монотонность, устойчивость и сходимость предложенных методов в равномерной норме L или C. Полученные результаты обобщаются на квазилинейные параболические уравнения с нелинейностями типа пористой среды. В работе на абстрактном уровне дается определение монотонности разностной схемы в нелинейном случае. Проведенный вычислительный эксперимент иллюстрирует эффективность рассматриваемых методов. В статье указывается способ определения порядка скорости сходимости предложенных методов на основе метода Рунге в случае наличия нескольких переменных и различных порядков по разным переменным.

Математическое моделирование, 33, № 4, с. 60-78 (2021) | Рубрика: 17

 

Галанин М.П., Родин А.С. «Моделирование контактного взаимодействия элементов электромагнитного ускорителя с учетом ортотропных свойств материалов» Математическое моделирование, 33, № 4, с. 79-94 (2021)

Решена задача о контактном взаимодействии элементов ствола электромагнитного ускорителя. Использовано двумерное упругое приближение. Расчетная область представляет собой одну четвертую часть поперечного сечения и включает в себя рельс, изолятор и силовую оболочку. Для решения задачи применен двухуровневый аддитивный метод Шварца, с помощью которого задача во всей области сведена к решению ряда локальных контактных задач во введенных подобластях. Представлены результаты трех расчетов: в первом применены реалистичные ортотропные свойства материалов, в двух других использованы изотропные приближения (для минимальных и максимальных значений модулей Юнга). Проведен сравнительный анализ напряженно-деформированного состояния ствола ускорителя для каждого случая.

Математическое моделирование, 33, № 4, с. 79-94 (2021) | Рубрика: 17

 

Карташов Э.М., Ненахов Е.В. «Модельные представления теплового удара массивного тела с внутренней полостью» Математическое моделирование, 33, № 4, с. 116-132 (2021)

Рассмотрены математические модели теории теплового удара в терминах динамической и квазистатической термоупругости и их приложениям к конкретным случаям при интенсивном нагреве границы твердого тела. В частности, изучена термическая реакция на нагрев массивного тела с внутренней цилиндрической полостью – важный результат для многих приложений. Наличие кривизны граничной поверхности диктует постановку динамической задачи в перемещениях в условиях радиального потока теплоты. Проведены численные эксперименты и описан волновой характер термических напряжений, а также соответствующие им квазистатические значения. Установлена роль инерционных эффектов, заложенных в математических моделях теории теплового удара.

Математическое моделирование, 33, № 4, с. 116-132 (2021) | Рубрика: 17

 

Колупаев Б.Б., Колупаев Б.С. «Связь между теплопроводностью и вязкоупругими свойствами поливинилхлорида, наполненного нанодисперсным металлом» Инженерно-физический журнал, 92, № 1, с. 281-290 (2019)

Приведены результаты исследования теплопроводности и вязкоупругих свойств металлонанодисперсных систем, полученных на основе поливинилхлорида при 298 K≤T≤Tg+10 K, содержащего 0≤φ≤1.0 об.% Cu, NiCr. С привлечением модели Алфрея–Максвелла установлена аналитическая взаимосвязь между свойствами композита в ультразвуковом и термическом полях, указаны пути их направленного регулирования. Ключевые слова: поливинилхлорид, диссипация, структурный элемент, квазиравновесие, критерий необратимости

Инженерно-физический журнал, 92, № 1, с. 281-290 (2019) | Рубрика: 17

 

Полонина Е.Н., Потапов В.В., Жданок С.А., Леонович С.Н. «Механизм повышения прочности цементного материала, модифицированного наночастицами SiO2 и МУНТ» Инженерно-физический журнал, 94, № 1, с. 72-83 (2021)

Приведены результаты исследований фазовых превращений цементного материала, модифицированого комплексной нанодисперсной добавкой, состоящей из суперпластификатора и наночастиц (золя нанокремнезема и углеродного наноматериала), методом термогравиметрическогого анализа, который позволяет получить количественную информацию об изменении массы образца в результате его нагревания. Данные термогравиметрии сопоставлены с результатами ультразвукового исследования и наноиндентирования. Ключевые слова: комплексная добавка, наноматериал, прочность, термогравиметрия, наноиндентирование, гельгидросиликаты кальция

Инженерно-физический журнал, 94, № 1, с. 72-83 (2021) | Рубрика: 17

 

Бойко В.А. «Анализ особенностей процесса тестирования графического интерфейса пользователя» Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, № 2, с. 43-50 (2021)

Существующие сегодня инструменты автоматизации тестирования графического интерфейса пользователя представляют собой программные комплексы, воспроизводящие сценарий взаимодействия пользователя с тестируемым программным обеспечением. Процесс воспроизведения такого сценария основывается на возможности имитации действий пользователя. Принципы, заложенные в реализацию такой системы тестирования, могут оказывать значительное влияние как на достоверность воспроизведения сценариев тестирования, так и на меру интеграции системы как в тестируемое программное обеспечение, так и в запускающую его среду. Подавляющее большинство инструментов не способны обеспечить высокой достоверности и переносимости тестовых сценариев. Вместе с тем, проблема обеспечения качества работы и тестирования различных интерфейсов пользователя, в независимости от запускающей его платформы, размеров экрана и способа ввода, является чрезвычайно сложной, многогранной, и до сих пор эффективно не решенной. Целью работы является систематизация и анализ основных инструментов автоматизации тестирования графического интерфейса пользователя, а также выделение особенностей их работы, оказывающих значительное влияние на процесс формирования сценария тестирования и его выполнение. Используемые методы: для решения поставленных в работе задач использовались методы системного анализа. Новизна: элементами новизны представленного решения являются выделенные особенности работы основных инструментов автоматизации тестирования графического интерфейса пользователя. Результат: выделены ключевые особенности работы основных инструментов автоматизации тестирования графического интерфейса пользователя. Проведен анализ полученных результатов и обозначена особенность, наиболее критично влияющая на процесс тестирования. Практическая значимость: представленный научный результат может быть положен в основу создания принципиально нового инструмента автоматизации тестирования графического интерфейса пользователя.

Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, № 2, с. 43-50 (2021) | Рубрика: 17

 

Логвенков С.А., Штейн А.А. «Континуальное моделирование биологической среды, составленной активно взаимодействующими клетками двух разных типов» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 3-16 (2020)

Активные межклеточные взаимодействия управляют перемещениями клеток одна относительно другой и играют важнейшую роль в биологическом формообразовании и процессах, связанных с перестройкой тканей. Разработана континуальная многофазная модель механически активной биологической среды, образованной клетками двух различных типов и внеклеточной жидкостью. В модель включены дополнительные фазы, отвечающие за активные силовые взаимодействия между клетками. Такие взаимодействия (между клетками как внутри одной фазы, так и разных фаз) моделируются посредством активных напряжений, развивающихся в дополнительных фазах и зависящих (в общем случае нелокально) от плотностей клеточных фаз. Скорости деформирования клеточных фаз определяются активными напряжениями, а также зависят от других напряжений, действующих в среде. Решена модельная задача об эволюции первоначально однородного распределения плотностей клеточных фаз в бесконечном плоском слое. Рассмотрены случаи фиксированного положения границ слоя и их возможного смещения при отсутствии внешнего нагружения. Показано, что предложенная модель описывает явление сортировки клеток: клетки одного типа образуют компактную массу, окруженную клетками другого типа. Результаты решения продемонстрировали, что процесс сортировки оказывается возможным лишь при учете нелокальных зависимостей активных напряжений от плотностей клеточных фаз. Предложенная модель отличается от других подходов к теоретическому описанию сортировки введением в рассмотрение параметров и соотношений, имеющих отчетливый механический смысл (в частности, без использования представления о "поверхностном натяжении" в клеточной среде).

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 3-16 (2020) | Рубрика: 17

 

Абрамов А.А., Абрамов Ф.А., Бутковский А.В., Чернышёв С.Л. «Эффект снижения вязкого трения путем блокирования диссипации» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 25-32 (2020)

Рассмотрена стационарная задача Куэтта о течении между двумя плоскопараллельными пластинами конечной толщины. Рассматриваются жидкости, у которых вязкость уменьшается с увеличением температуры. Показано, что в практически важном случае малых расстояний между пластинами может нарушаться условие изотермичности поперек пластин. Это приводит к возможности использовать диссипацию для нагрева жидкости и, как следствие, к существенному снижению трения без дополнительного подвода энергии.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 25-32 (2020) | Рубрика: 17

 

Шуршалов Л.В. «Об одной модификации двучленного уравнения состояния» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 33-41 (2020)

Предлагается простая модификация известного двучленного уравнения состояния, позволяющая существенно расширить диапазон применимости этого уравнения состояния и повысить точность получаемых с его помощью результатов расчета термодинамических величин, в частности, такой важной характеристики, как температура. Приведен пример построения модифицированного двучленного уравнения состояния воды.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 33-41 (2020) | Рубрика: 17

 

Гильманов А.Я., Фёдоров К.М., Шевелёв А.П. «Интегральная модель парогравитационного дренажа» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 74-84 (2020)

Описана интегральная модель парогравитационного дренажа, проведена ее модификация с учетом неодинаковости тепловых потоков и роста паровой камеры по вертикали. Модель приведена к безразмерному виду, удобному для анализа влияния различных явлений на процесс; произведена ее верификация путем расчетов по экспериментам Чанга и Батлера. В рамках этой модели произведено описание основных эффектов, возникающих при реализации процесса.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 74-84 (2020) | Рубрика: 17

 

Оуян Ди-хуа, Чжан Цянь-тао, Го Сань-сюэ «Определение формы пузырька, образующегося при подводном горении пиротехнической смеси» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 12-18 (2021)

При помощи программного обеспечения AutoCAD определены формы пузырьков, образующихся при подводном горении пиротехнических смесей. Для валидации метода проведено сравнение полученных при его помощи результатов с результатами, определенными двумя другими методами. Во-первых, выполнено сравнение периметра и площади монеты достоинством в один юань и двенадцатиугольника, вычисленных по геометрическим формулам и посредством методики AutoCAD. Во-вторых, периметры и площади пузырьков были вычислены на основе AutoCAD и методом, известным из литературы. Результаты сравнений показывают, что площади и периметры, рассчитанные различными методами, хорошо согласуются друг с другом. Таким образом, методика AutoCAD открывает новые возможности для определения формы пузырьков.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 12-18 (2021) | Рубрика: 17

 

Веденеева Е.А. «Растекание лавы как неньютоновской жидкости при условии частичного проскальзывания на подстилающей поверхности» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 19-31 (2021)

Исследуется влияние граничного условия на подстилающей поверхности на распространение лавовых потоков в случае, когда требуется учитывать их неньютоновские свойства. Решается задача о растекании лавы по плоской горизонтальной поверхности. На подстилающей поверхности вместо условия прилипания ставится условие частичного проскальзывания. Лава моделируется степенной жидкостью. Течение считается осесимметричным. В приближении тонкого слоя задача сводится к решению одного нелинейного уравнения в частных производных второго порядка с дополнительным интегральным условием. Для степенной зависимости расхода лавы от времени получено автомодельное решение, которое, однако, существует только при ограничении на параметры задачи. Неавтомодельное решение рассматривается численно. Показано, что при учете проскальзывания скорость распространения лавы может быть существенно выше.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 19-31 (2021) | Рубрика: 17

 

Рожков А.Н. «Механическая модель самоконсервации гидрата метана в газовой среде» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 94-105 (2021)

Статья посвящена особенностям разложения гидрата метана в газовой и водной средах в условиях термобарической фазовой неустойчивости гидратов метана. В ходе предшествующих натурных исследований установлено, что в водной среде разложение гидратов метана происходит значительно быстрее, чем в среде газообразного метана. Основная идея в том, что разложение гидрата метана протекает в трещинах гидрата метана, где имеются зародыши разложения. Замедление разложения гидрата метана обусловлено формированием ледяных пробок в локальных зонах разложения гидрата метана – трещинах. Ледяная пробка образуется в результате локального разложения гидрата метана на газ и воду и интенсивного потребления тепла. Вода замерзает, формирует пробку и тем самым блокирует разложение гидрата метана в трещине. Относительно низкая теплопроводность газообразного метана предохраняет ледяные пробки от быстрого таяния.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 94-105 (2021) | Рубрика: 17

 

Франц Е.А., Артюхов Д.А., Киреева Т.С., Ганченко Г.С., Демехин Е.А. «Образование и отрыв вихрей от поверхности заряженной диэлектрической микрочастицы в сильном электрическом поле» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 134-141 (2021)

Впервые на основе численного решения системы Нернста–Планка–Пуассона–Стокса в широком диапазоне параметров исследовано движение заряженной диэлектрической микрочастицы в электрическом поле. Наиболее важным результатом является обнаружение формирования на задней стороне частицы микровихрей, которые при увеличении электрического поля теряют стационарность, периодически отрываясь от поверхности; при дальнейшем увеличении поля отрыв приобретает хаотический характер. Явление сильно напоминает образование цепочки Кармана, но в силу практически нулевых чисел Рейнольдса для микро-нанотечений имеет другой физический механизм. В работе даются асимптотический анализ и теоретическое обоснование механизма образования и отрыва микровихрей для малых чисел Дебая.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 134-141 (2021) | Рубрика: 17

 

Логвенков С.А., Юдина Е.Н. «Исследование развития полости в клеточном сфероиде в зависимости от механизмов активных межклеточных взаимодействий» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 3-14 (2021)

Решена задача об эволюции полости, сформировавшейся к начальному моменту времени в центральной части клеточного агрегата сферической формы. Разработанная ранее модель биологической среды, образованной проявляющими механическую активность клетками и внеклеточной жидкостью, была использована при исследовании влияния различных механизмов активных межклеточных взаимодействий (хаотического и направленного нелокального) на распространение фронта, отделяющего клеточную среду от жидкости. Численное решение показало, что в ряде случаев (характеризуемых давлением жидкости и плотностью начального распределения клеток) только хаотической активности клеток оказывается достаточно для увеличения радиуса внутренней полости. В других случаях развитие полости невозможно без участия нелокального механизма активных взаимодействий между клетками и взаимодействия клеток с внешней границей. Нелокальный механизм активных межклеточных взаимодействий при отсутствии взаимодействия клеток с внешней границей приводит к росту полости не при любых начальных размерах полости. Постановка и решение задачи дают более полное описание возможных сценариев формообразования на одной из ранних стадий эмбрионального развития.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 3-14 (2021) | Рубрика: 17

 

Жуков В.И., Карфидов Д.М., Сергейчев К.Ф. «Распространение СВЧ-разряда, поддерживаемого поверхностной волной в кварцевой трубке в воздухе низкого давления» Физика плазмы, 46, № 8, с. 760-768 (2020)

Исследовано распространение ионизационного фронта газового разряда, поддерживаемого СВЧ поверхностной волной в кварцевой трубке, в воздухе низкого давления. В широком диапазоне давлений измерены характерные скорости распространения фронта разряда и параметры стационарного плазменного столба. Полученные экспериментальные результаты находятся в удовлетворительном согласии с моделью распространения разряда, основанной на концепции нелокального нагрева электронов в области плазменного резонанса. Изучены электродинамические характеристики разряда; проведены измерения средней по сечению плазменного столба концентрации электронов. На основании экспериментальных измерений частоты ионизации и потерь электронов проведена оценка распределения электрического поля в области ионизационного фронта.

Физика плазмы, 46, № 8, с. 760-768 (2020) | Рубрика: 17

 

Морозова Т.И., Попель С.И. «К вопросу о плазменно-пылевых процессах, сопровождающих метеорные потоки» Физика плазмы, 46, № 11, с. 993-1006 (2020)

Рассматриваются плазменно-пылевые процессы в ионосфере Земли, связанные с пролетом метеорных тел и распространением метеорного следа. Изучаются как процессы, происходящие в самом метеорном следе, так и процессы, которые возникают в атмосфере Земли при пролете метеорного тела, а также их отклик и влияние на наблюдателей и работу различных технических систем. В частности, предлагаются механизмы, объясняющие возникновение звуковых явлений, сопровождающих пролет метеороидов во время метеорных потоков. Описан механизм формирования пылевой плазмы в хвостах метеороидов. Показано, что в результате зарядки пылевых частиц метеорного вещества создаются условия для возникновения пылевых звуковых волн. Пылевые звуковые возмущения возбуждаются в результате развития модуляционной неустойчивости электромагнитных волн от метеорного следа и имеют частоты, характерные для пылевого звука (0.003–60 Гц). Данные очевидцев показали, что наблюдатели на Земле могут слышать низкочастотные звуки, возникающие во время метеорных потоков. Предполагается, что звук доходит до поверхности Земли в результате передачи колебаний пылевых частиц нейтралам, чья концентрация велика в атмосфере. Рассматриваются механизмы дробления метеорных тел и зарядка образуемых при этом пылевых частиц, оцениваются характерные заряды пылевых фрагментов для частиц нано- и микроразмеров, рассматриваются пылевые частицы разной формы. Вычисляются инкременты, при которых происходит модуляционное возбуждение низкочастотных пылевых звуковых возмущений. Приведены условия развития модуляционной неустойчивости.

Физика плазмы, 46, № 11, с. 993-1006 (2020) | Рубрики: 17 18

 

Лосева Т.В., Попель С.И., Голубь А.П. «Пылевые ионно-звуковые ударные волны в лабораторной, ионосферной и астрофизической плазме» Физика плазмы, 46, № 11, с. 1007-1025 (2020)

Представлены методы описания ионно-звуковых ударных волн в пылевой плазме. Описан новый вид пылевых ионно-звуковых ударных волн, связанных с аномальной диссипацией. Рассмотрены основные диссипативные процессы, связанные с процессами зарядки пылевых частиц, поглощением ионов пылевыми частицами, кулоновскими столкновениями ионов с пылевыми частицами, затуханием Ландау. Предложенные методы теоретического исследования позволяют объяснить все основные особенности пылевых ионно-звуковых ударных волн, наблюдаемых в лабораторных экспериментах. Такого рода ударные волны широко представлены в околоземной плазме и Вселенной. Их изучение возможно в активных ионосферных экспериментах типа Fluxus. Важными астрофизическими проблемами, в которых следует учитывать проявления рассмотренных ударных волн, могут служить ударные волны от сверхновых, эволюция местной межзвездной среды и т.д.

Физика плазмы, 46, № 11, с. 1007-1025 (2020) | Рубрики: 17 18

 

Hussain S., Ayub M. «Дифракция электромагнитных волн на конечной пластине с условиями Неймана в холодной плазме» Физика плазмы, 47, № 4, с. 307-315 (2021)

Представлено исследование явления дифракции электромагнитных волн на пластине ограниченной длины под влиянием холодной плазмы. Сформулировано уравнение Винера–Хопфа как краевая задача, связанная с этой моделью, и преобразования Фурье. Используется стандартная процедура для решения уравнения Винера–Хопфа. Используется асимптотическое разложение и модифицированный метод постоянных фаз для нахождения результата для волны, дифрагировавшей на пластине, в приближении граничных условий Неймана в анизотропной среде. Случай изотропной среды был получен приписыванием конкретных значений элементам тензора диэлектрической проницаемости. Только при рассмотрении очень большой частоты по сравнению с циклотронной частотой второй элемент тензора диэлектрической проницаемости принимается равным нулю. Различные физические параметры для изотропных и анизотропных сред обсуждаются с помощью графиков.

Физика плазмы, 47, № 4, с. 307-315 (2021) | Рубрики: 17 18

 

Маршалова Г.С., Сухоцкий А.Б. «Аэродинамическое сопротивление при малых числах Рейнольдса и методика расчета скорости воздуха в одно- и многорядных оребренных пучках с вытяжной шахтой» Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наук (Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.-мат. навук), 57, № 1, с. 108-118 (2021)

Перспективным способом повышения энергетической эффективности эксплуатации воздухоохлаждаемых теплообменников является периодическое отключение вентиляторов при определенных температурах окружающего воздуха при постоянной тепловой мощности. Дополнительное оснащение данных теплообменных аппаратов устройствами, увеличивающими тягу (например, вытяжной шахтой), способствует интенсификации теплоотдачи за счет усиления свободного движения воздуха подъемными силами. При этом теплообменник переходит в режим смешанной конвекции. При проведении расчета воздухоохлаждаемых теплообменников с вытяжной шахтой необходимо наличие данных по аэродинамическому сопротивлению трубных пучков при малых числах Рейнольдса (Re<1000), которые позволят вычислить скорость течения воздуха в пучке. Однако в настоящее время исследования аэродинамического сопротивления при смешанной конвекции практически отсутствуют. Также существует необходимость учета влияния внешних воздушных потоков на гравитационную тягу, создаваемую шахтой, так как воздухоохлаждаемые теплообменники предназначены для работы вне помещений. По результатам проведенных экспериментальных исследований получено представление о массообменных процессах в оребренном пучке и вытяжной шахте, разработана методика расчета скорости воздуха в одно- и многорядных оребренных пучках с вытяжной шахтой и определено их аэродинамическое сопротивление при малых числах Рейнольдса. Также выявлено влияние внешних воздушных потоков на гравитационную тягу, создаваемую шахтой.

Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наук (Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.-мат. навук), 57, № 1, с. 108-118 (2021) | Рубрика: 17

 

Краснов М.М., Балашов В.А., Савенков Е.Б. «Применение сеточно-операторного подхода для эффективной реализации явных разностных схем» Математическое моделирование, 33, № 2, с. 20-40 (2021)

Работа посвящена описанию применения сеточного-операторного подхода к программированию, который позволяет, с одной стороны, кратко записывать математические формулы над сеточными функциями в текстах программ за счёт использования программных сеточных операторов, аналогичных математическим операторам, а с другой стороны, легко, практически простой перекомпиляцией, переносить программы на графические ускорители CUDA. Сеточно-операторный подход к программированию широко использует шаблоны выражений (expression templates), основанные на метапрограммировании шаблонов языка C++, для программной реализации сеточных операторов. Сеточные операторы могут быть применены к сеточным выражениям для создания новых сеточных выражений. Такой подход позволяет рекурсивно строить сеточные выражения любой сложности. Фактически вычисления запускаются только при присваивании сеточного выражения сеточной функции, до этого цепочка вычислений просто запоминается в сеточном выражении. Таким образом, реализуется концепция отложенных вычислений. В данной работе показывается, как данный подход может быть использован для реализации достаточно сложного алгоритма, использующего сеточные функции на разных элементах сетки (ячейках, вершинах, гранях). За счёт использования сеточных операторов программная реализация достаточно сложных формул становится на столько же прозрачной, как соответствующие математические выражения.

Математическое моделирование, 33, № 2, с. 20-40 (2021) | Рубрики: 04.12 17

 

Четверушкин Б.Н., Борисов В.Е., Давыдов А.А., Луцкий А.Е., Ханхасаева Я.В. «Моделирование тепловых потоков при обтекании баллистической модели на основе гиперболической квазигазодинамической системы» Математическое моделирование, 33, № 2, с. 41-54 (2021)

На основе компактного варианта гиперболической системы квазигазодинамических уравнений проведено численное моделирование сверхзвукового обтекания баллистической модели (HB-2) вязким теплопроводным газом для различных углов атаки α=0,8,16° и температурных факторов поверхности модели. Исследованы трехмерные аспекты течения и зависимость теплового потока от угла атаки и температуры стенки. Наличие угла атаки приводит к образованию двух продольных вихрей на подветренной стороне модели у плоскости симметрии. Эти области отрыва существенно влияют на распределение теплового потока на подветренной поверхности.

Математическое моделирование, 33, № 2, с. 41-54 (2021) | Рубрики: 04.12 08.14 17

 

Еленин Г.Г., Еленина Т.Г., Иванов А.А. «О точности одного семейства адаптивных симплектических консервативных численных методов решения задачи Кеплера» Математическое моделирование, 33, № 2, с. 55-66 (2021)

Излагаются результаты анализа точности нового однопараметрического семейства адаптивных симплектических консервативных численных методов для решения задачи Кеплера. Методы осуществляют симплектическое отображение начального состояния в текущее состояние и, в следствие этого, сохраняют фазовый объем. В отличие от существующих симплектических методов, например, метода Верле, они сохраняют в рамках точной арифметики все присущие задаче первые интегралы, а именно момент импульса, полную энергию и вектор Лапласа–Рунге–Ленца. Кроме того, сохраняется орбита и годограф скорости. Переменный шаг интегрирования выбирается автоматически исходя из локальных свойств решения задачи. Он уменьшается там, где фазовые переменные изменяются наиболее быстро. Методы аппроксимируют зависимость фазовых переменных от времени либо со вторым, либо с четвертым порядком в зависимости от значения параметра. Установлены пределы числа расчетных точек на период решения, обеспечивающих определенный порядок точности. При числе расчетных точек, превышающих верхний предел, нецелесообразно проводить расчеты из-за определяющего влияния ошибок округления. При увеличении эксцентриситета орбиты верхний предел числа расчетных точек уменьшается. Показано, что существует зависимость между значением параметра и числом расчетных точек, при которой приближенное решение является точным в рамках точной арифметики. Одна из проблем вычислительной математики заключается в следующем: к настоящему времени не существует численного метода, сохраняющего все глобальные свойства точных решений задачи Коши для гамильтоновых систем в общем случае. Исследуемые методы для задачи Кеплера являются примером положительного решения обозначенной проблемы.

Математическое моделирование, 33, № 2, с. 55-66 (2021) | Рубрики: 04.12 17