Компьютерное моделирование. Рубрика в журнале - Математическая физика и компьютерное моделирование
Статья научная
Проведена актуализация береговых линий водоемов для уточнения высотных характеристик рельефа. С использованием измерений на местности с помощью GPS-оборудования описана процедура построения цифровой модели рельефа.
Бесплатно
Геоинформационная система GeoMapBuilder для создания векторных карт с рельефом местности
Статья научная
Приведено краткое описание созданного авторами программного комплекса для построения электронных карт, включающих рельеф заданной местности. Данная геоинформационная система предназначена в первую очередь для использования в задачах математического моделирования сложных пространственно распределенных объектов и/или процессов.
Бесплатно
Граничные условия для моделирования сжимаемого газа методом SPH
Статья научная
В работе рассматривается постановка граничных условий при численном гидродинамическом моделировании с использованием метода Smoothed Particles Hydrodynamics (SPH). Новым результатом работы является скорректированный алгоритм поиска ближайших соседок для моделирования протекания газа через границы в частном случае равенства притока газа в расчетную область и оттока из нее.
Бесплатно
Интеллектуальный анализ многомерных термометрических данных в медицинской диагностике
Статья научная
Данная работа посвящена технологии разработки консультативных интеллектуальных систем, а также методов искусственного интеллекта, предназначенных для анализа, моделирования и интерпретации медицинских термометрических данных. В течение последнего десятилетия метод микроволновой радиотермометрии получил широкое распространение в различных областях медицины. Однако существующий на данный момент диагностический комплекс является системой поддержки решений очень квалифицированного специалиста. Последнее значительно сужает область применения и во многом нивелирует уникальные возможности метода в ранней диагностике. Решение указанной проблемы обеспечивает разработка консультативной интеллектуальной системы, то есть экспертной системы, содержащей механизм объяснения и обоснования предлагаемых решений на языке, понятном пользователю. В работе предложены новые подходы к интеллектуальному анализу данных микроволновой радиотермометрии, предназначенных для диагностики рака молочной железы. Предъявлен метод формирования многомерных информационных признаков на базе количественного описания существующих медицинских знаний, а также получения новых знаний на основе физико-математических моделей температурных полей. Полученный набор диагностических признаков является основой создаваемой консультативной интеллектуальной системы диагностики рака молочной железы. Кроме того, предлагаемый метод обеспечивает создание аналогичных систем диагностики ряда других заболеваний на основе данных микроволновой радиотермометрии.
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена вопросам определения характера загрязнения приземного слоя атмосферы от промышленных источников. В работе построена математическая модель для описания нестационарной трехмерной динамики загрязнений, в том числе от нестационарных источников для конкретного задаваемого физического состояния атмосферы. В предлагаемом подходе используется прямое численное интегрирование точных уравнений переноса примеси в атмосфере с учетом основных физических факторов, что приближает данный метод к проведению вычислительного эксперимента. На основе разработанной математической модели создана информационная система для компьютерного моделирования процесса распространения примесей от промышленных источников, расположенных на территории предприятия.
Бесплатно
Статья научная
Был проведен отбор космических снимков Landsat и Sentinel за различные промежутки времени, соответствующие периоду половодий 2013-2016 годов. Разработана технология дешифрирования данных ДЗЗ, основанная на алгоритмах поиска небольших объектов гидрографии. Для этого был разработан программный модуль для многослойной обработки спутниковых данных в системе GRASS GIS. Определены интегральные показатели затопления Волго-Ахтубинской поймы за несколько лет с помощью разных методов определения водной поверхности.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматриваются модели нагрузочного тестирования СУБД. Предлагаются алгоритмы для тестирования СУБД на производительность. Рассматривается возможность применения в рамках узла распределенной базы данных таких систем управления базами данных, как MySQL и PostgreSQL. Проводится планированный эксперимент, находятся регрессионные модели выбранных критериев и проводится их анализ.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты численных экспериментов динамики гравитационно взаимодействующих N-частиц с использованием различных графических процессоров в рамках алгоритма «Particle-Particle» с применением технологии CUDA.
Бесплатно
Компьютерное моделирование взаимодействия предельно коротких оптических импульсов в силицене
Статья научная
Рассмотрена задача о моделировании распространения и взаимодействия двух предельно коротких оптических импульсов в силицене. Электроны описывались на основании длинноволнового эффективного гамильтониана в случае низких температур. Выявлена зависимость от скорости и амплитуды предельно короткого импульса.
Бесплатно
Компьютерное моделирование процессов фотовозбуждения донорно-акцепторных комплексов
Статья научная
В рамках метода случайных траекторий предложены алгоритмы численного моделирования процессов электронного оптического возбуждения молекулярных комплексов с переносом заряда. Рассмотрен случай спектрально широкого импульса возбуждения, пренебрегающий различиями в скорости накачки для комплексов, распределенных по конфигурационному пространству. Сформулированы условия применимости модели, оценены границы области допустимых значений параметров. Проведено тестирование разработанных численных алгоритмов, их точность оценена на основе сравнения с известным решением модельных уравнений в частном случае (в отсутствие рекомбинации).
Бесплатно
Математическое моделирование фазочувствительного режима работы схемы радиоимпульсного стробирования
Статья научная
Рассматривается математическая модель радиоимпульсного стробоскопического преобразователя, состоящего из перемножителя и узкополосного фильтра, настроенного на разностную частоту несущих. Показано, что сдвиг несущей частоты стробирующего радиоимпульса на величину, кратную нечетному числу первой субгармоники частоты стробирования, позволяет преобразовать фазовую структуру радиосигнала в модуляцию огибающей без применения дополнительных фазочувствительных элементов. При этом измерение фазовой структуры может производиться на низкой промежуточной частоте амплитудными методами. Приводятся результаты полунатурного моделирования фазочувствительного режима работы стробоскопического преобразователя на экспериментальном макете, построенном на основе микроконтроллеров ATmega16, STM32F407 и ПЭВМ.
Бесплатно
Моделирование газодинамических течений на основе лагранжево-эйлеровой схемы LES-ASG
Статья научная
Приведены формулы для численного моделирования газодинамических течений на основе лагранжево-эйлеровой схемы LES-ASG в двумерном случае. Приводится объяснение отличительной особенности численной схемы LES-ASG от схемы cSPH-TVD [1; 2]. Подробно рассматривается как лагранжев, так и эйлеров этап. Рассмотрены условия устойчивости численной схемы. Проведен анализ и сравнение с численной схемой MUSCL в одномерном случае.
Бесплатно
Моделирование индустриальных вентиляционных систем: проблема создания 3D-модели расчетной области
Статья научная
Численное моделирование газодинамических течений лежит в основе изучения вентиляционных течений и устройств, проблем аспирации. В связи с этим важной задачей представляется построение численных сеток для геометрически сложных индустриальных помещений с применением системы автоматизированного проектирования. Рассмотрены преимущества, недостатки и проблемы построения регулярной прямоугольной расчетной сетки для крупных индустриальных помещений. Представлен алгоритм преобразования трехмерной модели, составленной из набора базовых фигур, в вычислительную сетку с выбором граничных условий для всех граней каждой ячейки. Приведено описание разработанного программного обеспечения, решающего задачи построения модели и ее дискретизации.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе вычисляется погрешность, с которой может быть подсчитан заданный интегральный функционал, если в качестве приближений взять класс кусочно-квадратичных функций, определенных над триангулированной областью. Показывается, что при некоторых геометрических условиях на триангуляцию степень погрешности будет порядка O(ℎ3), где ℎ - максимальная сторона треугольников триангуляции.
Бесплатно
Нейросетевой анализ раскрашенных графов
Статья научная
Рассмотрена проблема идентификации раскрашенного графа, возникающая при решении задач в предметной области, формализуемой в терминах теории графов, в том числе в связи с исследованием зависимости «химическая структура - свойство». Предложена модель химической структуры в виде раскрашенного графа. Анализ графов основан на статистиках простых цепей, для получения которых описан алгоритм поиска в ширину, приведен анализ алгоритма. Получена верхняя оценка сложности алгоритма и показана ее достижимость. Показано, как с помощью выявленных простых цепей проводится обучение искусственной нейронной сети. Формально представлен результат ее обучения в виде формулы, позволяющей вычислять выходной сигнал по вектору входных сигналов. Показано использование искусственной нейронной сети для идентификации графов. Полученные результаты представляют собой математическое обеспечение, позволяющее обоснованно создавать решающие правила идентификации систем, формализуемых в терминах теории графов.
Бесплатно
Статья научная
В статье демонстрируется уникальность походки человека на основании данных, получаемых с сенсоров портативного устройства путем экспериментального исследования. Раскрываются принципы дальнейшей автоматизации процесса и варианты применения полученных данных.
Бесплатно
Программа распознавания шрифта Брайля
Статья научная
Изучены методы распознавания образов, а также принцип написания шрифта Брайля. Составлен алгоритм, который послужил основой для написания программы. Разработана и протестирована программа распознавания шеститочечного шрифта Брайля для русских и английских символов.
Бесплатно
Проницаемость двумерной пористой среды из волокон квадратного сечения (ячеечная модель)
Статья научная
В рамках ячеечной модели численно решена задача о поперечном обтекании системы волокон (стержней) квадратного сечения. Решение для отдельной ячейки получено в приближении малых чисел Рейнольдса с краевыми условиями Хаппеля (равенство нулю нормальной составляющей скорости и касательного напряжения) на границе ячейки. Вычислена гидродинамическая проницаемость такой модельной волокнистой пористой среды. Проведено сопоставление с результатами других авторов для систем стержней квадратного и круглого сечения в широком диапазоне изменения концентрации включений. Предложены аналитические зависимости, наиболее адекватно описывающие проницаемость системы квадратных волокон.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты численного моделирования уравнения переноса с неоднородным распределением скорости для одномерного случая. Проведен анализ и сравнение численных схем LES и MUSCL для кусочно-линейной и кусочно-постоянной реконструкции.
Бесплатно
Разрушение релаксационных колебаний в новой модели экстремальной динамики численности популяции
Статья научная
В контексте моделирования нетривиальных перемен в развитии популяционных процессов предлагается уравнение с запаздыванием 𝑥˙ = 𝑥(𝑡)𝑓(𝑥(𝑡- )) (𝑥(𝑡- )), где, > 0, (𝑥) - меняющая знак функция. В новой модели трактовка предпороговой емкости среды отличается от асимптотического балансового равновесия 𝑥(𝑡) → из уравнения Ферхюльста - Пирла. Вычислительное исследование потери устойчивости особой точки показывает помимо известного сценария образования глобального орбитально устойчивого цикла в логистическом уравнении с запаздыванием другой вариант метаморфоза - с разрушением возникших при изменении репродуктивного параметра неустановившихся релаксационных колебаний и появлением неограниченного сверху псевдопериодического решения. При возрастании амплитуды релаксационных колебаний сценарий катастрофического завершения фазы роста численности популяции реализуется в зависимости не от достижения критического минимума, а от положения максимума в случае превышения нестабильной популяцией допустимой поддерживающей емкости среды. Модель применима для описания вспышек численности ряда биологических видов, сильно воздействующих на пригодность среды своего размножения.
Бесплатно
