Прикладные аспекты методов фундаментальной науки. Рубрика в журнале - Пространство, время и фундаментальные взаимодействия
Friedmann cosmological model with nonlinear scalar field
Статья научная
This paper is a translation of work Ivanov G.G "Friedmann cosmological model with nonlinear scalar field" of 1981 [1].
Бесплатно
The analytical description of the Earth's ring current proton flux for the pitch angle of 90 degrees
Статья научная
As mathematical model is offered the ordinary differential equation for the analytical description of a perpendicular differential flux of the charged particles in the Earth’s magnetosphere which depends on time and several parameters (the McIlwain parameter, the magnetic local time or geomagnetic eastern longitude, the geomagnetic activity index, parameter of the charged particle pitch angle distribution or the pitch angle distribution anisotropy index but is taken for the pitch angle of 90 degrees at = 0, the average parameter of the charged particle pitch angle distribution on an interval of time of calculation, the lifetime due to wave-particle interactions). Under the certain geophysical conditions and on a time interval approximately no more than three hours (when a geomagnetic activity index = const) or on a greater time interval, when ≈ const, the equation is solved analytically. The simple analytical solution is received which depends on time and several parameters...
Бесплатно
Автоматное представление молекул типа фуллерена
Статья научная
В статье дано описание геометрической структуры, 360 вершин которой кодируются игровыми конфигурациями 2 × 3-пазла. Предложенная структура, при определенных условиях, очень схожа с молекулой фуллерена C60.
Бесплатно
Аналитическое описание потока протонов кольцевого тока Земли для питч-угла 90 градусов
Статья научная
Как математическая модель предложено обыкновенное дифференциальное уравнение для аналитического описания перпендикулярного дифференциального потока заряженных частиц в магнитосфере Земли,которое зависит от времени и нескольких параметров (параметр МакИлвейна, магнитное местное время или геомагнитная восточная долгота, индекс геомагнитной активности, показатель питч-углового распределения заряженных частиц или индекс анизотропии питч-углового распределения, но взятый для питч-угла 90 градусов при = 0, средний показатель питч-углового распределения заряженных частиц на интервале времени вычисления, время жизни вследствие взаимодействий волна-частица). При определенных геофизических условиях и на временном интервале приблизительно не более чем три часа (когда индекс геомагнитной активности = const) или на большем временном интервале, когда ≈ const, уравнение решается аналитически. Получено простое аналитическое решение, которое зависит от времени и нескольких параметров. Произведено сравнение результатов по предложенной модели и по полной модели для области питч-углов от 0 до 180 градусов...
Бесплатно
Взаимосвязь сейсмических скейлингов на примере сейсмичности острова Кюсю (Япония)
Статья научная
В статье представлены результаты мультифрактального анализа сейсмичности острова Кюсю (Япония). Показано, что сейсмический процесс острова Кюсю характеризуется взаимосвязанными скейлингами пространственных распределений сейсмичности и повторяемости землетрясений. Вычислены количественные соотношения между этими скейлингами.
Бесплатно
Влияние электронной бомбардировки на спектры фотопроводимости кристаллов CdS
Статья научная
В работе представлены результаты исследований влияния электронной бомбардировки на спектральное распределение фотопроводимости монокристаллов CdS в области края фундаментального поглощения при температуре жидкого азота (Т = 77 К). Показано, что фоточувствительность кристалла, а также тонкая (экситонная) структура спектров фотопроводимости, формируемая в тонком приповерхностном слое полупроводника, изменяются под воздействием бомбардировки исследуемого образца электронами низких энергий. Проведенные эксперименты показали, что индуцируемая электронной бомбардировкой трансформация спектров фотопроводимости кристаллов CdS связана со стимулированной электронной бомбардировкой десорбцией с поверхности образца кислорода, который создает отрицательный поверхностный заряд. Показано, что воздействие электронной бомбардировки на спектры низкотемпературной фотопроводимости кристаллов 1-ой и 2-ой группы тонкой структуры имеет различный характер. Такое различие связывается с различным составом приповерхностного слоя полупроводников. Кристаллы CdS 1-ой группы, характеризуются наличием в приповерхностном слое избыточных междоузельных атомов кадмия. Эти атомы играют роль мелких доноров и создают на некотором удалении от поверхности полупроводника обогащающий изгиб зон. Вблизи поверхности таких кристаллов существует обедняющий изгиб энергетических зон, обусловленный адсорбированным на поверхности кислородом и формирующий потенциальную яму для дырок.
Бесплатно
Диспергирование жидкости вихревым генератором
Статья научная
В работе рассматривалась возможность диспергирования жидкости, то есть возбуждения поверхностных волн, нарастание амплитуды которых ведёт к отрыву капель с её поверхности из-за параметрической неустойчивости поверхности раздела жидкостей (неустойчивости Релея) возникшей вследствие модуляции центробежного ускорения обусловленного модуляцией скорости поступающей в вихревую камеру генератора жидкости, а также вследствие неустойчивости, обусловленной модуляцией скорости сдвига (неустойчивости Кельвина - Гельмгольца). В настоящей работе в рамках вязкой, несжимаемой жидкости исследуется возможность диспергирования жидкости переменным давлением, возникающим в приосевой зоне вихревой камеры при работе генератора. Поскольку рассмотрение проводится для случая несжимаемой жидкости, то изменение давления отождествляется с изменением плотности жидкости. Решение ищется в линейном по вязкости приближении с помощью преобразования Фурье по координатам и преобразования Лапласа по времени. Оказалось, что диспергирование жидкости в этом случае, то есть неустойчивость поверхности жидкости, обусловлена так же, как и в работе, параметрическим резонансом и описывается в зависимости от скорости поступления жидкости в вихревую камеру генератора, длины вихревой камеры, вида выходного отверстия (сопла) уравнениями Матье или Мейснера. Из решения этих уравнений получены границы устойчивости поверхности жидкости.
Бесплатно
Диссипативные структуры сейсмической кинетики
Статья научная
В статье представлены результаты мультифрактального анализа ряда временных интервалов (ряда времен ожидания) между событиями серии землетрясений Риджкрест 2019 г. Показано, что ряд обладает самоподобной структурой, сформированной сильно неравновесным состоянием среды. Временная диссипативная структура ряда может рассматриваться как индикатор процесса подготовки сильного землетрясения в сейсмогенерирующей среде.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены результаты мультифрактального анализа сейсмичности, предшествовавшей землетрясению Северная Баха (2010 г., Мексика) в его эпицентральной области. Построены спектры сингулярностей мультифрактальных мер, моделирующих пространственные распределения сейсмических эпицентров и сейсмической энергии. Показано, что для обоих распределений спектры сингулярностей существенно расширяются в последние два года перед главным толчком землетрясения Северная Баха.
Бесплатно
Статья научная
Сверхбольшая база данных (от английского Very Large Database, VLDB) - это база данных, которая занимает довольно большой объём на физическом устройстве для хранения различных данных.Данная работа показывает моделирование процесса нагрева металлической мишени магнетрона. Для проведения подобных исследований был использован программный пакет Comsol Multiphysics, который способен решать математические и физические задачи при помощи моделирования. Были исследованы зависимости температуры мишени от плотности мощности, для двух металлов - медь и титан. Также для зависимости температуры мишени от времени при разных значениях плотности было проведено сравнение нагрева горячей и холодной мишени.
Бесплатно
Исследование термонапряженного состояния цилиндра высокого давления паровой турбины Т - 100 - 130
Статья научная
Приводятся результаты экспериментальных и теоретических исследований температурного и термонапря- женного состояния корпуса цилиндра высокого давления (ЦВД) паровой турбины Т-100-130 в режиме запуска. Используя метод Л.В. Канторовича, получено приближенное аналитическое решение задачи теп- лопроводности для двухслойной стенки турбины (металлически корпус - тепловая изоляция) при неод- нородных граничных условиях третьего рода. На основе найденного аналитического решения, используя экспериментальные данные по температуре внешней поверхности металлической части корпуса турбины, путем решения обратной задачи теплопроводности определены коэффициенты теплоотдачи на внутрен- ней (со стороны пара) поверхности корпуса. Используя полученное решение и найденные коэффициенты теплоотдачи, определено температурное состояние корпуса турбины в различных его сечениях. На осно- ве полученных температур, используя метод конечных элементов, найдены температурные напряжения в наиболее теплонапряженных элементах корпуса.
Бесплатно
Статья научная
В статье описана математическая модель решения обратной задачи оптики в применении к измерению формы внутренних протяженных поверхностей, узлов и деталей механизмов и машин, применяемых в раз- личных сферах экономики. Основанный на данной модели способ измерения формы таких поверхностей позволит существенно улучшить качество изделий, повысить надежность и безаварийность их эксплуата- ции и перейти к их эксплуатации по фактическому состоянию. Внедрение предложенных математических и технических решений даст большой экономический эффект.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена анализу слабых решений интегро-дифференциальных уравнений теплопроводности на промежутках времени локализации процесса релаксации электрета при экстремальных воздействиях. Показано, что слабое решение уравнений интегро-дифференциального типа определено на промежутках времени релаксации функций теплового потока и внутренней энергии. Существование решений уравнений скоростного типа теплопроводности при моделировании релаксации электрета определяется границами в смысле слабого решения при условии непрерывности функций распределения внутренних источников и функций релаксации, отвечающих за энергетические параметры материала.
Бесплатно
Оптимизация частот колебаний упругой пластинки в идеальной жидкости
Статья научная
В данной работе рассматривается задача оптимизации частоты колебаний упругой пластинки, котораяполностью погружена в идеальную жидкость. Моделью малых колебаний пластинки в данном случаеявляется интегро-дифференциальное уравнение с соответствующими граничными условиями. Данная задача рассмотрена в качестве модельного примера в книге Баничука Н. В. [5]. Особенностью данной задачи является специальный вид функционального уравнения, которому удовлетворяет функция отклоненияпластины от положения равновесия. Благодаря тому, что интегральный оператор является самосопряженным удалось получить необходимые условия экстремума, на основе которых был разработан оригинальныйчисленный алгоритм оптимизации частот колебаний. Поиск решения оптимизационной задачи основан наметоде проектирования градиента, этом в работе были получены точные формулы для отыскания проекции градиента. С использованием метода гидродинамических потенциалов задача о колебании пластины была сведена к задаче о колебании балки...
Бесплатно
Статья научная
Предложена новая феноменологическая модель предсказания динамики перпендикулярного индекса анизотропии питч-углового распределения заряженных частиц на геостационарной (геосинхронной)орбите (ГСО) в магнитосфере Земли, а также на любой круговой орбите в зависимости от местного времени LT на орбите и - индекса геомагнитной активности. Проведено сравнение модели на качественном физическом уровне с многочисленными экспериментальными данными, полученными с 1999 г. по 2007 г. Доказано, что общая аналитическая зависимость перпендикулярного индекса анизотропии питч-углового распределения заряженных частиц на ГСО, полученная в первом приближении, может быть использована (особенно для магнитоспокойных условий) для количественных прогнозов и сравнений с экспериментальными данными на ГСО после привлечения соответствующих эффективных поперечных сечений перезарядки и кулоновских столкновений для электронов, протонов и ионов. Получено для предложенной математической модели, что половина ширины общей аналитической зависимости от местного времени LT на орбите = 6 ч LT (когда ≈ const, например, в течение одних суток)есть величина постоянная и не зависящая от - индекса...
Бесплатно
Развитие метода виброметрии для диагностики бронеплиток
Статья научная
Рассмотрена виброметрия классической задачи о колебаниях пластины с разными граничными условиями с целью разработки экспресс метода диагностики бронеплиток для обнаружения бракованныхизделий. Выполнен анализ собственных форм колебаний бронеплиток регистрируемых методом спекл-интерферометрии и возбуждаемых различными способами механических воздействий. Разработаны алгоритмы обработки сигналов виброметрии для установления соотношений меду параметрами корундовойкерамики, геометрией бронеплитки и формой возбуждающего сигнала. Проведено сопоставление результатов экспериментов осуществленных различными способами виброконтроля.
Бесплатно
Статья научная
Изложены теоретические основы обобщенной математической модели и численного расчета параметров релаксационных физических процессов (поляризация, деполяризация, ионная проводимость) в разно- родных системах (телах), возмущенных полевыми и температурными воздействиями. В качестве объ- екта исследования, в данной работе рассматривается алгоритм численного расчета параметров протонно- релаксационной поляризации в протонных полупроводниках и диэлектриках (ППД), методом минимиза- ции функции сравнения (МФС-методом) результатов теории и эксперимента. Определены основные на- правления практического применения (в перспективе) построенного на основе данной модели программно- аппаратного обеспечения.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей статье рассматривается создание ультразвукового метода измерения состояния электролита в процессе горения разряда с электрическим электродом. У традиционных электрохимических, электроэро- зионных, электротермических и электромеханических методов электрического воздействия на поверхность металлов есть недостатки. К ним относятся: а) большой расход энергии; б) загрязнение экологии; в) про- блема утилизации побочных продуктов; г) сложность получения необходимого профиля поверхности в нужных масштабах. В связи с этим важной является проблема создания и исследования новых энергосбе- регающих, экологически чистых и экономически выгодных методов.В настоящий момент в многофазных средах не проводят экспериментальные исследования разряда. Условия зажигания разряда с электролитическим катодом также не исследованы. Физические процессы на границе раздела плазмы и жидкости не изучены. Отсутствует механизм влияния разряда в парогазо- вом пузырьке на поверхность металлов. Перечисленные выше причины замедляют создание технологии плазменно-электролитного формирования микрорельефа поверхности.Цель работы:измерить и оптимизировать ультразвуковой сигнал;рассчитать спектр частот отраженных колебаний ультразвука от большого количества отражателей (пузырьков электролита);разработать математическое моделирование процесса отражения ультразвука от пузырьков элек- тролита.
Бесплатно
Стандартизация учета отходов на основе вероятностной модели
Статья научная
В работе рассматривается вероятностное моделирование процессов отходообразования. Показано, что время пере- хода объектов в отходы может быть описано семейством распределений Вейбулла. Проведен анализ характеристик распределения Вейбулла при оценке количества отходов: математического ожидания, дисперсии, моды, медианы, коэффициента асимметрии и коэффициента эксцесса. Практическое использование вероятностной модели отходо- образования основывается на известных величинах - среднем сроке службы объектов, устанавливаемом по норма- тивным документам, и коэффициенте вариации.
Бесплатно
Статья научная
Пространственные распределения сейсмической энергии (сейсмоэнергетические поля) в фокальных областях двух сильных землетрясений - землетрясения Пойнт-Маккензи на Аляске (𝑀 = 7.1) и землетрясения в Эгейском море (𝑀 ≈ 7) исследованы методами мультифрактального анализа. Показано, что перед главными толчками этих событий происходило значительное расширение и смена формы асимметрии спектров сингулярностей сейсмоэнергетических полей. Структурные перестройки сейсмоэнергетических полей объясняются ростом энергетических флуктуаций при переходе сейсмогенерирующих систем в сильно неравновесное состояние. Эффект расширения 𝑓(𝑎)-спектров сейсмоэнергетических полей перед сильными землетрясениями может быть использован в задачах мониторинга текущего состояния сейсмогенерирующей среды.
Бесплатно
