Статьи журнала - Математическая физика и компьютерное моделирование
Все статьи: 579
Статья научная
Обсуждается роль сложной мелкомасштабной структуры молочной железы в формировании распределения температуры из-за сильной пространственной неоднородности коэффициента теплопроводности и удельного тепловыделения различных биологических компонентов. В свою очередь пространственные изменения диэлектрической проницаемости и электропроводности в биоткани способны существенно влиять на яркостную температуру биотканей под антенной. Переход от многослойных моделей к многокомпонентной биоткани с учетом ее тонкой структуры и неоднородных параметров (теплопроводность, влагосодержание, удельное тепловыделение, электропроводность, диэлектрическая проницаемость, теплоемкость) может повысить эффективность проведения диагностики опухолей на ранних стадиях.
Бесплатно
Влияние переменного электрического поля на систему DPPC-мембраны в водном растворе NaCl
Статья научная
В работе представлено исследование влияния переменного электрического поля на DPPC-мембрану, погруженную в водный раствор с ионами NaCl. В исследовании была использована крупно-зернистая модель DPPC-мембраны. Моделирование молекулярной динамики было проведено с использованием пакета для молекулярной динамики GROMACS. Анализ результатов основывался на регистрации изменения распределения заряда таких групп частиц, как: PO4, NC3, Na и Cl. С целью выявления у данной системы свойств, характерных для конденсатора, был проведен расчет зависимости значения общего заряда ионов Na и Cl к разности потенциалов на коробке исследуемой системы. Полученные результаты могут быть использованы как дополнение к практическим исследованиям, а также применены для теоритеческого исследования электрофизических свойств липидных мембран.
Бесплатно
Влияние распада реагентов и продуктов на кинетику горячего переноса электрона
Статья научная
В рамках стохастического подхода приведено исследование влияния внутримолекулярной колебательной релаксации реагентов и продуктов на кинетику переноса электрона в возбужденных донорно-акцепторных комплексах. Получено аналитическое выражение для вероятности горячего электронного перехода, учитывающее распад и реагентов, и продуктов. Показано, что внутримолекулярная колебательная релаксация может не только ускорять, но и тормозить рекомбинацию зарядов на неравновесной стадии.
Бесплатно
Влияние торсиального осциллятора на вероятность нетермического переноса электрона
Статья научная
Проведено исследование влияния торсиальной моды на динамику нетермического перено- са электрона с учетом отклонения от приближения Кондона. В рамках второго порядка нестаци- онарной теории возмущений по параметру электронной связи получено аналитическое выраже- ние для скорости нетермического переноса электрона в возбужденных донорно-акцепторных системах
Бесплатно
Влияние формы неосесимметричного темного гало на морфологию внешнего спирального узора галактик
Статья научная
В работе представлены результаты численного моделирования газового галактического диска, вращающегося во внешнем неосесимметричном потенциале темного гало. Рассмотрены различные распределения вещества в темном гало, которые в модели определяются функциональной зависимостью параметра неосесимметрии от радиуса галактики. Проведено исследование влияния формы неосесимметричного гало на морфологию формирующейся спиральной структуры далеко за пределами оптического радиуса диска.
Бесплатно
Статья научная
Описаны усовершенствованные методики определения характеристик (частотного фактора и порядка кинетики) твердотельных структур, содержащих слои диэлектрика и полупроводника. Для структур типа «металл - поликремний - диэлектрик - полупроводник», имеющих зарядовую связь, установлена зависимость потери сигнального заряда при его переносе в приповерхностной области полупроводника от указанных характеристик.
Бесплатно
Статья научная
Рассчитана динамика сигнала нестационарного поглощения, измеряемого по схеме воз- буждение - зондирование, а также динамика населенности состояния с переносом заряда для донорно-акцепторного комплекса в полярном растворителе. Исследовано влияние энергии ре- организации и свободной энергии реакции перехода электрона из состояния с переносом заряда в верхнее возбужденное состояние на скорость затухания сигнала нестационарного поглощения. Для модели среды с одной релаксационной модой показано, что вариация несущей частоты импульса возбуждения не влияет на динамику сигнала нестационарного поглощения при суще- ственном влиянии на динамику населенности.
Бесплатно
Статья научная
В работе исследована кинетика фотоиндуцированного переноса заряда в молекулярных донорно-акцепторных диадах. Расчеты выполнены в рамках многоканальной стохастической модели. Модель включает реорганизацию среды, характеризующуюся двумя временами релаксации, реорганизацию внутримолекулярной высокочастотной колебательной моды, а также ее релаксацию. Предполагается, что одна колебательная мода активна на стадии возбуждения молекулы и на стадии переноса заряда, и на обоих переходах характеризуется одинаковым значением параметра Хуанга-Рис. Исследовано влияние несущей частоты возбуждающего импульса, приводящей к заселению различных колебательных подуровней локально-возбужденного состояния, на скорость переноса заряда. Для количественного описания этого влияния используется понятие колебательного спектрального эффекта. Показано, что вариация динамических свойств растворителя может значительно менять величину спектрального эффекта, оставляя его знак неизменным. Рост энергии реорганизации растворителя ведет к сдвигу областей положительного и отрицательного эффекта в сторону большей экзергоничности реакции переноса заряда на величину изменения энергии реорганизации. При фиксированной экзергоничности реакции вариация энергии реорганизации среды ведет к сильному изменению эффекта. При изменении энергии реорганизации растворителя на 0,4 эВ колебательный спектральный эффект может изменяться от своего минимального до максимального значения. Эта закономерность позволяет управлять скоростью переноса заряда путем вариации полярности растворителя, от которой сильно зависит величина его энергии реорганизации.
Бесплатно
Статья научная
В работе получены выражения для внешних и внутренних полей скорости и давления, формирующихся при обтекании неоднородных пористых частиц медленным (Re
Бесплатно
Внутризонное магнитопоглощение сильной электромагнитной волны квантовым цилиндром
Статья научная
Исследовано внутризонное поглощение электромагнитного излучения большой интенсивности электронами квантового цилиндра. Найдено аналитическое выражение для коэффициента поглощения. По результатам численного анализа полученных выражений построены графики зависимости а от циклотронной частоты и частоты электромагнитной волны.
Бесплатно
Вольт-амперная характеристика туннельного контакта нанотрубка - металл
Статья научная
Рассмотрен процесс туннелирования электронов между углеродной нанотрубкой типа zig-zag и металлом. Получено выражение для туннельного тока методом функций Грина, которое было проанализировано численно. Построена вольт-амперная характеристика для данного туннельного контакта.
Бесплатно
Восстановление оптической толщи аэрозоля из наземных измерений солнечным фотометром SPM
Статья научная
Проведены измерения аэрозольной оптической толщи (АОТ) мобильным фотометром SPM. Описана методика восстановления АОТ. Приводится сопоставление результатов измерений АОТ, полученных данным фотометром с данными измерений фотометром СЕ 318 сети АERONET.
Бесплатно
Восстановление поверхности по ее нормалям в системе точек
Статья научная
Рассматривается задача об аппроксимации функции, заданной в некоторой области из R2. Считаются известными нормали к ее графику в системе точек, лежащих в этой области. Искомая функция ищется в виде многочлена от двух переменных, коэффициенты которого минимизируют невязку. Невязка представляет собой сумму квадратов разностей нормалей к заданной и восстанавливающей поверхностям, нормированным таким образом, чтобы их аппликаты равнялись единице. Приводятся численные примеры для алгебраической и трансцендентной функции, которые иллюстрируют эффективность предложенного алгоритма.
Бесплатно
Временная эволюция фазовой плотности ансамбля ионов, удерживаемого ловушкой Пауля
Статья научная
В работе получены аналитические выражения, описывающие динамику фазовой плотности ансамбля ионов, удерживаемого цилиндрической гиперболической ловушкой (Paul trap).
Бесплатно
Выпрямление тока, индуцированного в сверхрешетке совместным влиянием двух электромагнитных волн
Статья научная
Исследовано совместное влияние двух электромагнитных волн (синусоидальной и кноидальной) на электропроводность полупроводниковой сверхрешетки. Показана возможность взаимного выпрямления волн, так что в плотности индуцированного тока появляется постоянная составляющая. Дано качественное объяснение обнаруженного эффекта. Приведены конкретные вычисления для случая, когда частота синусоидальной волны в два раза больше частоты кноидальной. Сделаны численные оценки.
Бесплатно
Статья научная
В работе проведена оценка возможных погрешностей, возникающих при моделировании атмосферного радиационного переноса солнечного излучения в УФ-диапазоне за счет использования различных современных данных по сечениям поглощения озона и диоксида азота. Проведено сопоставление расчетных данных о прозрачности атмосферы, а также прямого и диффузно рассеянного потока солнечного излучения на поверхности Земли при регистрации наземными приборами различного спектрального разрешения. Проанализированы спектроскопические погрешности восстановления общего содержания озона в вертикальном столбе атмосферы при измерениях прозрачности атмосферы с использованием солнечных фотометров серии SPM, разработанных в ИОА СО РАН. В нашей работе для расчета атмосферного поглощения в УФ-диапазоне были использованы данные по сечениям поглощения озона Bass, Daumont, Molina, Serdyuchenko и диоксида азота Bogumil, Burrows, JPL. Показано, что при высоком спектральном разрешении 0,02-0,06 нм различие в атмосферном пропускании, вычисленном с данными по сечениям поглощения озона Serdyuchenko и Bass, достигает 18,4 % для летних метеорологических условий Волгограда и 22,3 % для Томска в спектральном интервале вблизи 305 нм, который часто используется для восстановления общего содержания озона в атмосфере. Был проведен также расчет потоков УФ-излучения, измеряемых солнечным фотометром SPM для типичных условий Волгограда и Томска. В этом случае спектральное разрешение является более грубым (величиной порядка 10 нм), а различие в пропускании атмосферы за счет сечений поглощений озона составило менее 2 %. Применение данных Molina дает различие в суммарном нисходящем потоке относительно данных Bass до 1,8 %, что может привести к погрешности определения озона не более 4 %. Использование различных данных по сечениям поглощения NO2 в диапазоне 250-400 нм не оказывает значительного влияния на расчеты пропускания. Различие в пропускании составляет не более чем 0,9 %.
Бесплатно
Вычисление тензора эффективной массы в ε- и ξ-фосфорене методом теории функционала плотности
Статья научная
В работе из закона дисперсии электронов в зоне проводимости различных аллотропных модификаций фосфорена, рассчитанного с помощью теории функционала плотности, получен тензор эффективной массы. Для расчетов использовался пакет квантовохимического моделирования, OpenMX, который значительно сокращает время расчетов для систем, состоящих из сотен и тысяч атомов. Сравнение полученных результатов тензоров для черного и синего фосфорена с другими работами показало корректность используемых методов, которые в дальнейшем были применены для других,менее изученных аллотропных модификаций фосфорена. В частности, были изучены ε- и ξ-фосфорен, которые отличаются негексагональной кристаллической решеткой с непрямой запрещенной зоной. Это может быть интересно с точки зрения обнаружения в этих материалах интересных акусто-электронных свойств, например, резонансного поглощения акустических волн. Проведены параллели между аллотропами. С точки зрения тензоров эффективной массы ε-фосфорен изотропен как и синий, а ξ-фосфорен, напротив, имеет неизотропную структуру, как у черного фосфорена. Полученные в ходе исследования результаты могут быть использованы в дальнейшем изучении физических свойств материалов, например, таких, как проводимость, фотогальванические и акусто-электронные эффекты.
Бесплатно
Газодинамические неустойчивости в неравновесной химически активной среде
Статья научная
Получено дисперсионное уравнение, описывающее динамику акустических и энтропийных мод в неравновесном химически активном газе с учетом вязкости, теплопроводности и произвольных зависимостей времени колебательной релаксации, удельной мощности нагрева и охлаждения от плотности и температуры. Исследована линейная динамика акустической неустойчивости в неравновесном химически активном газе. Проведен анализ влияния параметров химической реакции на акустический инкремент и фазовую скорость звука. Проанализированы области с аномальными значениями фазовой скорости звука и акустического инкремента, которые попадают в зону запрещенных звуковых частот. Исследована линейная динамика тепловой неустойчивости в неравновесном химически активном газе. Проведен анализ влияния параметров химической реакции на инкремент неустойчивости и фазовую скорость энтропийных мод. Определены пороговые значения степени неравновесности среды, при превышении которых возможно развитие тепловой неустойчивости. Построена математическая модель динамики линейных возмущений в неравновесной химически активной среде с неоднородным распределением вдоль одной из пространственных координат параметров течения. Получены дисперсионные уравнения, описывающие линейную динамику неустойчивости Кельвина - Гельмгольца, неустойчивых симметричных и антисимметричных мод в неравновесных химически активных сверхзвуковых струях. Исследовано влияние колебательной релаксации и химической активности в неравновесном газе на устойчивость тангенциального разрыва скорости. Показано, что учет колебательной релаксации и химической активности в неравновесном газе приводит к существенному усилению как неустойчивости Кельвина - Гельмгольца для всех режимов течения (дозвуковых и сверхзвуковых), так и неустойчивых симметричных и антисимметричных мод струи. Исследована устойчивость раздела двух покоящихся химически активных сред, различающихся величиной степени неравновесности. Показано, что для типичных значений параметров неравновесных колебательно-возбужденных химически активных сред мнимая часть частоты оказывается положительной, то есть граница раздела неустойчива.
Бесплатно
Газопылевые структуры в окрестности рукавов спиральных галактик
Статья научная
Построена двумерная модель течения газопылевой межзвездной среды в окрестности спирального рукава галактики. Рассмотрено течение в вертикальной плоскости, поперечной к плоскости диска. Учтены эффекты неадиабатичности течения (объемные нагрев и охлаждение газа излучением). Баланс нагрева и охлаждения обеспечивает сосуществование двух фаз - холодных парсекового размера облаков атомарного водорода и теплого межоблачного газа. В рассмотрение включена полидисперсная пыль, представленная тремя фракциями частиц разных размеров и масс. Частицы пыли обладают конечной инерцией, их движения не повторяют в точности движение газа. Учтена турбулентность в диске и спиральном рукаве. Рассмотрены модели, в которых используются разные сочетания расположения источников турбулентности в диске и/или рукаве. Основные результаты, полученные методами компьютерного гидродинамического моделирования, следующие: 1) Облака по мере прохождения через спиральный рукав претерпевают существенные трансформации. Значительная часть облаков абсорбируется в тонкий плотный облачный слой, протягивающийся в спиральном рукаве вдоль экваториальной плоскости в окрестности центра рукава и имеющий размер приблизительно в половину ширины рукава. Меньшая часть облаков проходит без разрушения или с частичным разрушением сквозь рукав, испытывая по ходу движения сильные деформации. Мелкомасштабная облачная компонента частично восстанавливается под действием турбулентности, возмущающей протяженный облачный слой внутри рукава и частично разрушающий его на отдельные фрагменты. 2) На задней по отношению к натекающему потоку газа стороне рукава формируется клинообразная галактическая ударная волна, присоединенная к заднему краю протяженного облачного слоя. Течение, ограниченное ударной волной, имеет характер струи, совершающей квазипериодические поперечные колебания. Причиной колебаний, по-видимому, является неустойчивость сдвигового течения, поскольку внутри струи вдоль потока и под небольшим углом к ударным фронтам формируются тангенциальные разрывы. 3) Пылевые частицы увлекаются турбулентными вихрями и выносятся на высоты 150-200 пк над плоскостью диска, что естественным образом объясняет существование хаотических волокнистых пылевых структур, протягивающихся над галактическим диском на высоты в несколько сотен парсек. 4) Пылинки по-разному распределены внутри вихрей. Пылинки размерами в 0,01-0,1 мкм легче кластеризуются, чем более крупные пылинки радиусом 1 мкм. 5) Турбулентность служит механизмом, позволяющим эффективно запирать пылевые частицы на передней стороне спирального рукава. Как показывает моделирование, пылевые прожилки отчетливее выражены на передней стороне рукава.
Бесплатно
Гамильтоновы укорочения ограниченной задачи трех тел
Статья научная
Целью данной работы является определение методами степенной геометрии предельных случаев для пространственной ограниченной задачи трех тел и про- странственной задачи Хилла, а также сравнение полученных результатов с ре- зультатами работы [3].
Бесплатно
