Труды Московского физико-технического института @trudy-mipt
Статьи журнала - Труды Московского физико-технического института
Все статьи: 1076
Статья научная
При численном решении задач сейсмики сеточно-характеристическим методом с использованием наложенных сеток возникает вопрос сшивки расчетных сеток. Необходимо обеспечивать перенос значений между сетками, для чего используется интерполяция. Переход от двумерного случая к трехмерному в интерполяции сопровождается возникновением определенных трудностей. Некоторые методы, применимые в двумерном случае, не подходят для трехмерного случая, а некоторые ограничения необходимо ослаблять, поскольку в трехмерном случае они значительно усложняют построение сеток. В этой работе проводится сравнение интерполяции двумерных и трехмерных сеток, рассматриваются основные проблемы, возникающие в трехмерном случае, и предлагаются методы их решения.
Бесплатно
Применение методов глубокого обучения для анализа флуктуаций напряжения литий-ионных источников тока
Статья научная
Рассматриваются подходы к улучшению метода контроля состояния литий-ионных источников тока по шумам их напряжения при помощи численных методов и алгоритмов в виде комплексов проблемно-ориентированных программ. Для этого проведено измерение электрических параметров литий-ионных источников тока в различных режимах работы. Методами математической обработки данных решена задача разделения сигнал-шум. Проведен анализ стохастического состава шумов источников тока при помощи кластеризации. На основе полученных данных о флуктуациях напряжения обучена нейронная сеть, определяющая зарядовое состояние элемента по выделенным шумам. Показана эффективность использования слоев с долгой краткосрочной памятью для решения данной задачи.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается решение задачи оптимального расположения логистических центров в сети поставок на графе транспортной сети с помощью различных алгоритмов кластеризации. Разбиение узлов транспортной сети на кластеры выполняется после предварительного анализа данных, представляемых сильно разреженной матрицей смежности графа этой сети. В качестве альтернативного подхода к кластеризации узлов на графе рассматриваются процедуры построения и усечения минимального дерева Штейнера.
Бесплатно
Статья научная
Проведены численные исследования по оптимизации конструкций с использованием одного из наиболее развитых алгоритмов последовательного квадратичного программирования. Разработано программное обеспечение оптимизации конструкций, включающего различные типы функциональных ограничений и проектных параметров. Показано, что метод последовательного квадратичного программирования может быть эффективно использован в задачах многодисциплинарного проектирования при наличии достаточно большого количества проектных параметров.
Бесплатно
Статья научная
Работа связана с решением актуальной проблемы из области безопасности полетов, а именно с предотвращением выкатывания самолета со взлетно-посадочной полосы (ВПП) при посадке. Целью работы является оценка значимости внешних факторов риска и выявление предпосылок к выкатыванию самолета с ВПП на основании анализа текущих параметров полета и другой доступной информации. Предметом исследования являются фактические данные о посадках пассажирского самолета и архивы METAR с информацией о погоде и состоянии ВПП.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе представлено исследование зависимости номинального обменного курса рубля к доллару от цены на нефть при помощи модели коррекции ошибок с марковскими переключениями режимов и индексов потребительских цен и цен производителей. Показано, что для номинального обменного курса в течение 2003-2019 годов можно выделить два разных режима: с высокой и низкой скоростью реверсии для стремления процесса номинального обменного курса рубля к долгосрочному равновесию в ответ на нефтяные шоки. В ходе исследования на основе информационных критериев выявлена оптимальная марковская модель. Не отвергается гипотеза о равном тренде для двух указанных режимов. В последнее время преобладает первый режим, в котором зависимость обменного курса от нефтяных цен ниже, а время сходимости к долгосрочному равновесию больше. Рассмотрено поведение модели в 2020 году и выявлено, что, несмотря на существенное падение цены на нефть в марте-апреле 2020 года, обменный курс с большой вероятностью находится в первом режиме с низкой скоростью реверсии в отличие от, например, ситуации в 2014 году.
Бесплатно
Статья научная
Показана возможность применения искусственных нейронных сетей для моделирования аэродинамических характеристик малых космических аппаратов, движущихся на околоземной орбите и испытывающих воздействие потока молекул разреженной атмосферы. Разработанные нейронные сети позволяют определять как интегральные характеристики аппарата, такие как максимальный момент относительно выбранной оси, так и аэродинамические характеристики (Cx, Mx, My, Mz) заданного аппарата, как функции его ориентации относительно потока.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается задача предварительного определения орбиты космического объекта (например, космический мусор) с помощью аппаратуры, установленной на борту космического аппарата, находящегося на околоземной орбите. Необходимые начальные данные могут быть получены с приборов, входящих в систему навигации и ориентации большинства современных космических аппаратов - приемника системы глобального позиционирования (ГЛОНАСС, GPS) и звездного датчика. Разработана модель системы и с ее помощью получены оценки достижимой точности предварительного определения параметров орбиты объекта при реально достижимой точности исходных данных.
Бесплатно
Статья научная
Метод двойного машинного обучения был предложен Черножуковым и др. (2018) для оценки структурных параметров и эффектов воздействия в статистических моделях, содержащих мешающий параметр высокой размерности (например, контрольные переменные с неизвестной функциональной формой зависимости). В представленной работе анализируется применение такого подхода для оценки зависимости между степенью открытости экономики и отклонениями от непокрытого паритета процентных ставок, которая осложнена нелинейным влиянием мешающих переменных. Показано, что данный метод, несмотря на более слабые предположения о процессе порождения данных, позволяет получить более точные оценки, лучше согласующиеся с современными теоретическими представлениями, а также позволяет учитывать неоднородность эффекта. В частности, полученная в работе оценка связи является положительной для развивающихся стран и отрицательной для стран с наиболее высокими доходами, что соответствует механизму, предложенному в работе Ицхоки, Мухина (2017), который объясняет такой эффект различием эластичности стоимости чистого экспорта по цене.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается задача позиционирования с помощью сверхширокополосных ха- отических радиоимпульсов. Предлагается и исследуется метод определения разности времен прихода сигнала на основе кросскорреляционной функции огибающей хаотиче- ских радиоимпульсов. Показывается, что такой подход обеспечивает точность оценки разности времен прихода, пропорциональную полосе частот огибающей радиоимпульса. Устойчивость метода по отношению к шумам растет с увеличением базы хаотического радиоимпульса.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются аспекты, связанные с применением сетей Петри для обнаружения проблем синхронизации в параллельных программах, использующих общую память. Приводятся схемы преобразования основных примитивов синхронизации в модель сети Петри, рассматриваются механизм сифонов для определения активности сети Петри, а также сведение решения задачи об отсутствии тупиков в сети Петри в задачу мате- матического программирования.
Бесплатно
Статья научная
Исследование зон геологических разломов важно для определения запасов нефти и газа в месторождениях. Для моделирования рассеяния волн в зонах трещиноватости используют численные методы на структурированных вычислительных сетках для оптимизации вычислительных ресурсов. Однако эти методы позволяют рассчитать рассеяние волн на трещинах только в направлении координатных осей. Чтобы моделировать более реалистичные трещиноватые поля, используют численные методы на неструктурированных вычислительных сетках или структурированных криволинейных вычислительных сетках, требующих больших вычислительных мощностей и важных при решении обратных задач. В данной работе предлагается численный метод с использованием наложенных сеток, где расчеты проводятся на структурированных регулярных вычислительных сетках с наложенными сетками, повернутыми вдоль трещин. Основным фактором является аналитическое задание якобиана вращения объектов, описывающих трещину, и малый локальный размер наложенных вычислительных сеток для экономии вычислительных ресурсов.
Бесплатно
Применение схем расщепления потока ROE и AUSM в задачах сверхзвуковой аэродинамики
Статья научная
В рамках верификации программного пакета ANSYS FLUENT (лицензия ЦАГИ №501024) рассмотрена задача о распаде произвольного разрыва параметров невязкого одномерного газового потока в нестационарной постановке, проведено сравнение с точным аналитическим решением. Рассмотрены две схемы дискретизации конвективных потоков, а именно ROE FDS (Roe Flux--Difference Splitting Scheme) и AUSM (Advection Upstream Splitting Method). Выполнена оценка влияния порядка пространственной аппроксимации на точность и устойчивость численного решения, в том числе с использованием MUSCL (Monotone Upstream--Centered Schemes for Conservations Laws) подхода. С учётом того, что номинальный порядок аппроксимации может достигаться только в неразрывных решениях, а в местах разрывов точность снижается, согласно сделанным оценкам, сеточный порядок точности, полученный в данной работе, не превышает 1.5. Выполнен сопоставительный анализ работоспособности рассмотренных схем в задаче практической аэродинамики, а именно: сверхзвукового обтекания плоского воздухозаборного устройства (ВЗУ) при числе Маха Мто = 2.41. Показано, что в расчётном пакете ANSYS FLUENT целесообразно использовать схему ROE со вторым порядком аппроксимации, так как затрачиваемое время на расчет на 5-9 % меньше по сравнению со схемой AUSM второго и третьего порядков аппроксимации при одинаковом уровне погрешности численного решения.
Бесплатно
Статья научная
В рамках модели Лотки, записанной в форме уравнений Мак Кендрика - фон Ферстера, представлены имеющие вид принципа эволюционной оптимальности необходимые условия устойчивости решений, задающих выжившие популяции, в терминах избыточной смертности и максимальной продолжительности жизни. Разобраны два варианта зависимости индивидуальной смертности от структуры популяции: зависимость от общей и от относительной по отношению к числу новорожденных численностей. Представлены содержательные биологические интерпретации полученных математических результатов. В частности, обсуждаются парадокс бессмертия и необходимость «отрезания по-живому» для максимальной продолжительности жизни.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается применение технологий параллельного программирования OpenMP и POSIX Threads для решения гиперболических систем уравнений. Данные технологии предназначены для систем с общей памятью. Кроме этого, рассматривается увеличение производительности при использовании векторных инструкциий процессора. Решается задача распространения динамических волновых возмущений в геологической среде в упругой постановке в двумерном случае. Для численного решения используется сеточно-характеристический метод. Исследуется влияние привязки потоков к определенным ядрам процессора в NUMA-системах.
Бесплатно
Статья научная
Для тела вращения со степенной образующей исследовался эффект изменения знака подъемной силы, при котором подъемная сила становится отрицательной для интервала углов атаки [0, п/2], при удлинениях тела меньше некоторого критического. Этот эффект проявляется как для свободномолекулярного потока, так и в случае высокоскоростных течений газа при любых числах Кнудсена. Для исследования эффекта используется метод вычисления аэродинамических сил, основанный на гипотезе локальности с помощью квадратурных формул для осесимметричных тел. Вычислено критическое удлинение степенного тела вращения в зависимости от степени образующей в широком диапазоне чисел Рейнольдса и для разных температурных факторов. Проведено сравнение результатов с результатами численного суммирования по триангуляциям тел. Результаты, полученные в данной работе, могут иметь практическое применение при создания летательных аппаратов в области авиакосмической промышленности.
Бесплатно
Принцип максимума для решения уравнения эллиптического типа с неограниченными коэффициентами
Статья
Бесплатно
Принципы проектирования сетевых протоколов распределения ключей для квантовых сетей
Статья научная
В работе рассматриваются вопросы проектирования протоколов выработки общих ключей в квантовых сетях на основе доверенных промежуточных узлов. Невозможность на практике выработки в таких сетях квантовых ключей для произвольных пар абонентов определяет необходимость к переходу к так называемым квантовозащищенным ключам. Базовый протокол для выработки квантовозащищенных ключей - защищённая передача случайных ключевых компонент, из которых с помощью подходящей функции выработки формируется итоговый общий ключ, причём защита при передаче реализуется с использованием квантовых ключей, доступных на каждом сегменте пути передачи ключевых компонент. Для борьбы с дополнительными угрозами базовый протокол симметризуется, обеспечивая равноправное участие в протоколе обоих абонентов. Повышение надежности реализуется путём процесса гибридизации итогового общего ключа, при котором в выработке участвуют не только компоненты, переданные под защитой квантовых ключей, но и переданные с помощью альтернативных каналов, не использующих квантовые ключи.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена актуальная тема разработки «гибридных» конструктивно-силовых схем, в которых используются как металлические, так и композиционные отсеки кон- струкции планера. Исследования, проведенные в данной работе, посвящены поиску ре- шения задачи снижения веса металло-композитного соединения путем создания рацио- нальных силовых структур для металлических частей стыка, позволяющих гармонизо- вать локальные жесткостные свойства металлической и композитной частей металло- композитного стыка. В результате исследований был предложен ряд эффективных по весу конструктивных решений для композитных конструкций отсеков на основе сетча- тых и рамных конструктивно-силовых схем.
Бесплатно
Приоритеты инновационного развития: конкурентное преимущество и общие интересы
Статья научная
С помощью упрощенных экономико-математических моделей проводится сравнительный анализ стимулов к совершенствованию собственных технологий предприятий и к улучше- нию общих условий (например, к повышению доступности общих ресурсов). Выявлены усло- вия осознания общих интересов конкурирующими участниками инновационного развития. Даны рекомендации в области государственного регулирования инновационного развития.
Бесплатно
