Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математическое моделирование и программирование
Все статьи: 739
Организация брокера ресурсов в системе CAEBeans
Статья научная
Представлена организация брокера ресурсов в системе CAEBeans. Технология CAEBeans предназначена для построения иерархии проблемно-ориентированных грид-оболочек CAEBeans над инженерными пакетами. Дано описание алгоритма работы брокера ресурсов. Представлены структура XML-запросы CAEBeans Server к брокеру ресурсов и алгоритмы планирования.
Бесплатно
Ослабление сферических ударных волн в гетерогенных средах
Статья научная
В данной работе приводится анализ численного исследования взаимодействия сферических ударных волн (УВ) с механическими и тепловыми неоднородностями, расположенными на плоской поверхности. Результаты расчетов показали, что наличие на плоской поверхности гетерогенного слоя приводит к ослаблению падающей УВ внутри этого слоя в зависимости от объемной доли конденсированной фазы. Достаточно большая объемная доля твердой фазы в гетерогенном слое приводит к деформации головного фронта УВ и сильное ее торможение, в результате чего отражения от стенки практически не происходит и ножка Маха не образуется, однако при a2>=5*10-2 - она образуется над поверхностью гетерогенного слоя. Увеличение температуры газа в слое приводит к возрастанию скорости (УВ), в то время как амплитуда ее снижается. Приведенные в работе расчеты показали, что увеличение температуры газа в слое способствует увеличению момента силы, действующей на решетку из твердых частиц. При высоких температурах газа в гетерогенном слое, несмотря на силовое и тепловое взаимодействие газа и частиц, происходит образование предвестника.
Бесплатно
Особенности задания граничных условий при моделировании сетчатых анизогридных конструкций
Краткое сообщение
В работе рассматривается влияние способа задания граничных условий при численном расчете напряженно-деформированного состояния сетчатых анизогридных конструкций. Численный расчет основан на применении метода конечных элементов в вариационной постановке. В работе приведены варианты задания граничных условий на нижней и верхней кромках конструкции. Приведены схемы закрепления в виде шарнирной заделки и жесткого закрепления для нижней кромки конструкции. Рассмотрены варианты задания осевого нагружения в виде распределенной нагрузки и узла для верхней кромки конструкции. Приведена кинематика жесткого узла для конструкций с обшивкой и без обшивки. В качестве иллюстрации влияния вида закрепления на вычисления приведено сравнение численных расчетов и натурного эксперимента. Результаты работы показывают, что способ задания граничных условий оказывает значительное влияние на результаты расчета.
Бесплатно
Особенности математического моделирования процесса гидродинамического исследования нефтяных пластов
Статья научная
Оценка запасов нефтяного месторождения проводится специалистами геологических служб на основании гидродинамических исследований пластов. Существующие методики направлены на определение гидропроводности нефтеносного пласта и продуктивности скважин по данным их кратковременной эксплуатации. Для обработки результатов измерений используют различные методы, в частности, те, которые основаны на численном решении прямых и обратных задач фильтрации. При решении задачи нахождения коэффициента гидропроводности численными методами необходимо учитывать особенности задач подземной гидромеханики. Эти особенности нужно учитывать при составлении математической модели рассматриваемого процесса и при разработке алгоритмов ее численного решения. Ряд условий позволяет сформулировать задачу определения коэффициента гидропроводности как обратную нелинейную задачу гидродинамики. Существенно важным для решения данной задачи является доказательство единственности ее решения. В данной работе формулируются условия для обратной задачи фильтрации со смешанными граничными условиями, гарантирующие единственность ее решения.
Бесплатно
Отечественная коммуникационная сеть 3D-tоp с поддержкой глобально адресуемой памяти
Статья научная
В статье рассматриваются детали реализации и первые результаты макетирования разработанной в НИЦЭВТ межузловой коммуникационной сети с топологией 3D-тор. Данная сеть может эффективно применяться как в вычислительных кластерах небольшого и среднего размера, так и в суперкомпьютерах транспетафлопсного уровня производительности. Особое внимание в статье уделено библиотеке параллельного программирования SHMEM, посредством которой программисту предоставляется доступ к глобально адресуемой памяти.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается задача определения систематических ошибок нескольких РЛС по реальным данным измерений движущихся объектов (самолетов). В случае, когда модель пространственной зависимости систематических ошибок не известна полностью, их нахождение сводится к некорректно поставленной задаче оценивания. В работе предлагается подход, позволяющий в этих условиях получить разумную оценку. Его основу составляет локальная аппроксимация неизвестных систематических ошибок, рассматриваемых как функции геометрического положения. Пространство положений разбивается на систему достаточно малых областей. Внутри каждой области ищется вектор, локально приближающий сдвиг от систематических ошибок. Из-за некорректности задачи может быть определено только множество неопределенности, которое содержит все векторы сдвига, которые могли бы дать одинаковые измерения. Набор построенных множеств неопределенности можно рассматривать как многозначную функцию геметрического положения. Далее производится выборка однозначной функции систематических ошибок из многозначной на основе критерия, минимизация которого позволяет выделить наиболее плавно изменяющуюся функцию. Алгоритм опробован на реальных данных траекторного наблюдения.
Бесплатно
Оценка параметров игр с иерархическим вектором интересов
Краткое сообщение
Многие прикладные задачи могут быть решены с использованием методов теории игр. Одним из вопросов, исследуемых в теории игр, является нахождение ситуаций равновесия, которые предполагают предварительное определение значений выигрыша игроков. Среди различных вариантов игр выделяются игры с иерархическим вектором интересов. В таких играх предполагается, что множество игроков распределено по иерархически организованным группам. Каждый игрок входит в несколько групп и выделяет для каждой группы определенную часть своего ресурса, что позволяет получать ему определенный выигрыш. В этом случае ситуация равновесия по Нэшу - это такое распределение ресурсов всех игроков, при котором каждый игрок будет получать максимальный выигрыш в игре. Задача нахождения равновесия по Нэшу в играх с иерархическим вектором интересов решена Гермейером и Вателем. Для использования данной теоремы необходимо определение некоторых условий и параметров, к которым, в частности, относится распределение игроков по иерархически упорядоченным группам, оценки важности групп для игроков и значения выигрыша для игроков. В работе решены указанные задачи в предположении, что распределение игроков по группам осуществляется на основе совпадения их целей. При этом для оценки важности групп использован метод анализа иерархий, позволяющий давать количественные оценки на основе качественных сравнений целей игроков. Для построения иерархической структуры групп игроков использованы раскрашенные графы, вершины которых соответствовали игрокам, ребра отражали совпадения целей у игроков, а цвета ребер позволяли различать цели. Группы игроков в этом случае соответствовали максимальным одноцветным кликам.
Бесплатно
Оценка погрешности численного метода решения одной обратной задачи
Статья научная
Рассмотрен линейный дифференциальный оператор и система краевых условий, задаваемая линенйыми в пространстве n раз непрерывно дифференцируемых функций линейно-независимыми функционалами. Функция Грина для краевой задачи, определенной этим оператором и упомянутыми функционалами, строится как решение интегрального уравнения Фредгольма II рода, параметры которого определяются функцией Грина вспомогательной задачи. Предложенный метод обращения дает возможность эффективно решить как прямую (т.е. задачу нахождения решения), так и обратную (т.е. задачу нахождения правой части уравнения по экспериментально полученному решению) задачи. Обсуждены особенности численной реализации метода и возможности оценки точности полученных решений.
Бесплатно
Статья научная
В этой работе устанавливается оценка погрешности аппроксимации и скорости сходимости разностных аппроксимаций по функционалу в задаче оптимального управления для линейного уравнения Шредингера с критерием качества Лионса.
Бесплатно
Оценка точки схода отрезков методом максимального правдоподобия
Статья научная
В работе представлен метод оценки положения точки схода набора сходящихся зашумленных отрезков. В качестве модели зашумления отрезка используется нормальный шум, накладываемый на его концевые точки. Точка схода определяется как точка, в которой достигает минимума функционал, зависящий от положения рассматриваемых отрезков. Для задания такого функционала в работе используется метод максимального правдоподобия. Полученный функционал позволяет как ставить задачу численной минимизации, так и задавать функцию соответствия отрезка пучку при необходимости отсеивания отрезков-выбросов из исходного набора. Применение предложенного метода иллюстрируется на примере исправления проективных искажений и последующей локализации страниц паспорта Российской Федерации на изображениях его разворотов. В рамках данной задачи предполагается, что выделенные на изображении отрезки соответствуют нескольким пучкам и содержат выбросы. Для обеспечения устойчивости и возможности оценки множества точек схода предложен алгоритм, основанный на схеме RANSAC. Применение метода проективной нормализации позволило сократить количество ошибок локализации страниц с 6,4% до 1,8%.
Бесплатно
Статья научная
Настоящая работа посвящена изучению одного класса систем дифференциальных уравнений нейтрального типа. Указаны области притяжения нулевого решения и установлены оценки экспоненциального убывания решений на бесконечности. В частности, из этих оценок вытекает асимптотическая устойчивость нулевого решения рассматриваемых систем. Результаты получены с использованием модифицированного функционала Ляпунова - Красовского.
Бесплатно
Статья научная
Построенные в ВЦ РАН динамические модели региональной экономики содержат большое число неизвестных параметров, идентифицировать которые можно с помощью минимизации нелинейных критериев близости расчетных и статистических данных. В работе для этого применяется параллельный индексный метод глобальной оптимизации, разработанный в ННГУ. Метод использует редукцию размерности на основе кривых Пеано и информационно-статистический подход, дополненный различными модификациями.
Бесплатно
Параллельные реализации метода конечных элементов для краевой задачи для уравнений мелкой воды
Статья научная
Проведено исследование эффективности двух параллельных реализаций алгоритма численного решения краевой задачи для уравнений мелкой воды, выполненных с помощью библиотеки MPI для языка Си. Представлены результаты численных экспериментов на модельной сетке и неструктурированной сетке для акватории Охотского моря. Приведены сравнительные результаты ускорения вычислений в зависимости от количества процессов, способа реализации коммуникаций, способа декомпозиции вычислительной области.
Бесплатно
Параллельные реализации симплекс-метода для безошибочного решения задач линейного программирования
Статья научная
В работе рассмотрены подходы к решению задачи линейного программирования с абсолютной точностью, достигаемой применением в алгоритмах симплекс-метода дробно-рациональных вычислений без округления. Если при этом m - минимальная из размерностей задачи, 1 - число бит, необходимых под один численный элемент исходных данных, то пространственная сложность алгоритма не превосходит 41m4 + o(m3), при этом вычислительная сложность одной итерации симплекс-метода не превосходит O(lm4), а эффективность распараллеливания (т.е. отношение ускорения к числу процессоров) в предложенной реализации параллельного алгоритма составляет в асимптотике 100%.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается модификация метода декомпозиции Шварца для дифференциальных уравнений переноса, содержащих производные дробного порядка. Доказывается сходимость метода. Приводятся описание численной схемы и схемы распараллеливания, а также оценка эффективности предлагаемого параллельного алгоритма.
Бесплатно
Параметризация алгоритмов идентификации электрического диполя
Статья научная
Рассматривается задача идентификации параметров положения произвольно-ориентированного электрического диполя над плоскостью с бесконечной проводимостью по его электромагнитному полю, индуцируемому в точке наблюдения. Данная задача входит в комплекс математических моделей практически важной проблемы прогнозирования развития грозовых очагов. Для решения задачи, из-за ее плохой обусловленности, предлагается строить множество оценок с использованием параметризованного семейства алгоритмов, а окончательное решение принимать по результатам статистического анализа. Среди возможных методов определения параметров положения произвольно ориентированного электрического диполя, в работе рассмотрена параметризация прямого метода и экстремального параметрического метода. Однако, для повышения статистической значимости результирующей оценки параметров следует использовать по возможности большее число алгоритмов. Приведенные в работе результаты вычислительного эксперимента подтверждает эффективность подхода, однако большое разнообразие результатов измерения не позволяет строить достаточно точные гарантированные результирующие оценки параметров положения. Для повышения качества результирующих оценок, предлагается фильтрация построенного множества оценок, основанная на применении фильтрующих функционалов и их комбинации. Для построения фильтрующих функционалов использованы метод антитрасс и метод проектирования.
Бесплатно
Статья научная
Проведено исследование по уменьшению массогабаритных характеристик воздухоразделительной установки малой производительности. На основании структурного анализа установок криогенного разделения воздуха выявлены элементы, критически влияющие на массу и габариты газодобывающей станции. На основании динамической модели процесса ректификации с использованием вычислительной среды MatLab/Simulink методом релаксации определены статические характеристики колонны в режиме получения азота. Вычислительным экспериментом установлены условия гидродинамически стабильной работы ректификационных тарелок. Параметрическим анализом статических характеристик выявлена возможность уменьшения высоты ректификационного аппарата. Показано, что на основе разработанного инструментария возможна структурная рационализация исследуемого технического объекта без изменения структуры математические модели.
Бесплатно
Статья научная
Данная статья посвящена проблеме подбора параметров при моделировании надежности программного обеспечения. В статье рассматривается процесс подбора параметров S-образной модели роста надежности ПО на основе данных об отказах в предыдущих релизах, проводится сравнение точности модели при разных способах подбора параметров. В качестве базовой модели, описанной в данной статье, используется модель Goel-Okumoto. Данная модель строится на основе данных об отказах в программе за определенный промежуток времени. Для того, чтобы получить адекватные оценки при помощи данной модели требуется определенное количество данных об отказах, которые недоступны до тех пор, пока система не была протестирована в течение достаточно долгого периода времени. В качестве экспериментальных данных используются статистические данные, собранные в течение трех последовательных релизов программного продукта промышленного масштаба. Оценка параметров модели была выполнена при помощи функции максимального правдоподобия.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается система линейных алгебраических уравнений с интервальной матрицей коэффициентов и интервальной правой частью. Для данных систем вводится понятие псевдорешения. Доказано существование псевдорешения для любых интервальных систем линейных уравнений, предложен способ поиска псевдорешения с помощью решения соответствующей задачи линейного программирования. Вследствие вырожденности полученной задачи для ее решения необходимо использовать вычисления, обеспечивающие точность, намного превышающую возможности стандартных типов данных языков программирования. Симплекс-метод в сочетании с безошибочными дробно-рациональными вычислениями дает решение задачи. Для реализации используется крупнозернистый параллелизм в распределенных системах на основе MPI. Для реализации безошибочных дробно-рациональных вычислений на GPU используется CUDA C.
Бесплатно
Статья научная
Проведено исследование влияния неопределенности в кинетических параметрах на результаты решения прямой и обратной задач химической кинетики. Кинетические данные представлены интервалами и рассматриваются как объекты интервального анализа. Разработан алгоритм решения прямой задачи методом интервального анализа чувствительности и алгоритм решения обратной задачи по вычислению областей неопределенности параметров. Проведен вычислительный эксперимент по поиску интервального вектора параметров на примере промышленно значимой реакции. Показано, что интервальное решение прямой задачи, полученное для математической модели реакции, удовлетворяет заданному предельно допустимому значению погрешности в экспериментальных замерах концентраций участвующих веществ.
Бесплатно
