2010. № 40

Статья посвящена проблеме применения IT-технологий к решению задач компьютерного 3D-моделирования лабораторного физического практикума.

Ключевые слова: IT-технологии, Интернет, дистанционное обучение физике, компьютерное 3D - моделирование, программный комплекс, компьютерная база данных, компьютерный лабораторный физический практикум

Излагается новый метод выявления устойчивости, неустойчивости нелинейных автономных динамических систем без введения функции Ляпунова. Достоверность метода доказана теоретически и подтверждена результатами исследования устойчивости конкретных нелинейных автономных систем второго и пятого порядков.

Ключевые слова: устойчивость; нелинейность; автономные динамические системы

Изучается влияние магнитного поля на формирование локализованной волны в нелинейно-упругой проводящей среде. Получено эволюционное уравнение для описания распространения волнового пучка в среде, совпадающее с известным в теории нелинейных волн уравнением Хохлова-Заболоцкой-Кузнецова. Проанализированы зависимости параметров волнового пучка от величины внешнего магнитного поля.

Ключевые слова: магнитное поле, нелинейно-упругая среда, магнитоупругость

Целью настоящей работы является разработка математической модели, которая в рамках единой схемы и на основе принципов механики континуума позволяет записывать эволюционные уравнения накопления повреждений с учетом геометрической и физической нелинейностей процесса. Для решения поставленной задачи предлагается новый подход, основанный на взаимосвязи уравнений динамики материала и уравнений его поврежденности.

Ключевые слова: поврежденность материала, упругая волна, скорость, дисперсия, затухание, нелинейность

Представлены результаты расчетов динамического состояния вязкоупругих тел на основе метода граничных элементов (МГЭ) в сочетании с методами квадратур сверток и Дурбина. Решение вязкоупругих краевых задач в трехмерной постановке в явном времени, организовано без использования шаговых процедур. Рассматривается модель пористой среды с двухфазной внутренней структурой, предложенная Био. Представлены результаты расчетов динамического состояния конечных пороупругих тел на основе МГЭ. Представлены численные эксперименты.

Ключевые слова: граничные интегральные уравнения; граничный элемент; вязкоупругость; пороупругость

Предложено использовать «действие» (аналог интеграла энергии электростатического поля) для расчета эффективной теплопроводности элементарной ячейки. Предложенный подход применен для расчета теплопроводности дисперсных материалов, характеристики, необходимой при тепловом проектировании летательных аппаратов. Максимальное расхождение результатов расчета по сравнению с численным расчетом не превышает 10%.

Ключевые слова: Теплопроводность; «действие»; элементарная ячейка; дисперсная среда; температур-ное поле

Статья посвящена проблеме моделирования теплофизических процессов при лазерном воздействии на поверхность различных материалов, в котором используется новый подход, основанный на решении интегральных уравнений, описывающих процесс теплопередачи. При описании физических характеристик и геометрии модели используется принципы кластерного моделирования, реализованные в программном комплексе CLUSTER2D. Содержится описание возможностей программного комплекса по созданию теплофизической модели и проведению численных расчетов. Применяемые методы позволяют избежать осцилляций в получаемых численных решениях, которые возникают при применении конечно-разностных и конечно-элементных подхода

Ключевые слова: уравнения в частных производных, численные методы; теплофизические процесс;, геометрия объекта; неустойчивость алгоритмов; программная среда; компьютерное моделирование

С помощью преобразования Пуассона, переводящего однородные функции на конусе в соответствующие функции на двуполостном гиперболоиде, получены новые интегральные представления функций Лежандра, которые применяются при использовании метода Фурье или метода разделения переменных в начально-краевых задачах Дирихле и Неймана для уравнений Пуассона в области двугранного угла. Эти задачи, в свою очередь, напрямую связаны с нелинейными задачами обтекания, о подъемной силе и колебаниях крыла самолета.

Ключевые слова: функция Лежандра; представления групп; группа Лоренца; преобразование Пуассона

Настоящей работы является определение основных аэродинамических характеристик компоновки воздушно космического аппарата при гиперзвуковом полете в разреженной атмосфере с помощью метода Монте-Карло и метода, основанного на гипотезе локальности. Представлены результаты расчета методом Монте-Карло аэродинамических характеристик компоновки воздушно космического аппарата на режиме свободномолекулярного обтекания при различных значениях числа Рейнольдса и температурного фактора. Полученные данные могут быть использованы при проектировании гиперзвуковых летательных аппаратов.

Ключевые слова: аэродинамические характеристики; метод Монте-Карло; свободномолекулярное обтекание; число Рейнольдса

Анализируются результаты экспериментальных исследований по растяжению стальных образцов без покрытия и с нанесенными на них защитными покрытиями различных типов, а также аналогичные исследования по четырехточечному изгибу.

Ключевые слова: покрытия, эксперимент, диаграмма растяжения, механические свойства, порошковые краски, лаки, правило смесей, слоистые покрытия

При наземных испытаниях модельного сопла большой степени расширения с установленным на его срезе сужающимся коническим насадком с полууглом раскрытия 45° был экспериментально обнаружен нетипичный отрыв потока в сопле. При увеличении и уменьшении полного давления потока газа исследован переход от обычно наблюдающегося отрыва потока к нетипичному и наоборот. Использовались как измерения статического давления и пульсаций давления вдоль внутренней поверхности сопла, так и масляные картины, полученные на поверхности сопла в зоне отрыва. Кроме того, с помощью прибора Теплера получены теневые картины перерасширенной струи из сопла, на которых видна структура скачков, характерная для нетипичного отрыва потока в сопле.

Ключевые слова: газовая динамика; сопло; отрывные течения; ударные волны

Опытный образец интегрирующего волнового твердотельного гироскопа с дифференцированием (ВТГ-ИГД) обнаружил следующую особенность изменения измеренных значений (Ω_изм) задаваемой образцу постоянной угловой скорости Ω[рад/с]. Функция Ω_изм(t)содержит несинусоидальную периодическую составляющую, наибольшей первой гармонике которой соответствуют амплитуда Ω_им1≈0,0066Ω и круговая частота ω≈1,09Ω . Анализом установлено, что особенность вызвана методической периодической ошибкой измерения угла ориентации стоячей волны в резонаторе. Используя эту особенность, разработан и опробован способ экспериментального определения масштабного коэффициента (K) ВТГ-ИГД. На данном образце измеренный коэффициент составил K=0.2773. Рассмотрены рекомендации по применению способов определения масштабного коэффициента ВТГ-ИГД.

Ключевые слова: способ, масштабный коэффициент, интегрирующий волновой твердотельный гироскоп, интегрирующий волновой твердотельный гироскоп с цифровым дифференцированием, дрейф, угол положения стоячей волны, угловая скорость

Рассматривается математическое описание характеристик преобразователя двухполярного напряжения в частоту (ПДНЧ) в условиях входной фоновой помехи. Построена математическая модель ПДНЧ при использовании характеристик однополярных преобразователей. На основании этой модели получены выражения математического ожидания (МО) средней выходной частоты ПДНЧ (в зависимости от постоянной составляющей входного напряжения) и экстремальных значений отклонения этой частоты от МО. Проведена линеаризация выражения МО для малых входных сигналов.

Ключевые слова: математическая модель, преобразователь двухполярного напряжения в частоту, преобразователь однополярного напряжения в частоту, малые входные напряжения, работа в условиях фоновой помехи, разностная (или выходная) частота, вероятностная информация, средняя частота, математическое ожидание, значения отклонений, датчик угловой скорости, динамически настраиваемый гироскоп

Рассматривается описание характеристик преобразователя двухполярного напряжения в частоту (ПДНЧ) при малых напряжениях в условиях входной фоновой помехи, случайной ошибки запуска и температурных изменений. На основании ранее разработанной модели «идеального» ПДНЧ определено линеаризованное выражение математического ожидания (МО) средней частоты ПДНЧ (в зависимости от малой постоянной составляющей входного напряжения). При этом получена функциональная зависимость указанного МО от температуры ПДНЧ. Для алгоритмической коррекции погрешностей преобразователя предложены методы измерения параметров нулевой зоны ПДНЧ при совместной его работе с двухмасштабным гироскопическим измерителем угловой скорости.

Ключевые слова: модель, преобразователь двухполярного напряжения в частоту, малые входные напряжения, работа в условиях фоновой помехи, температурные изменения, случайная ошибка запуска, средняя разностная (выходная) частота, гироскопический датчик угловой скорости компенсационного типа, динамически настраиваемый гироскоп, математическое ожидание

Рассмотрена эффективность компьютерной обработки результатов относительной двухволновой рентгеновской рефлектометрии многослойных структур на графических процессорах с применением платформы NVIDIA CUDA. Впервые предложена эффективная реализация вычислений по моделированию метода относительной двухволновой рентгеновской рефлектометрии на основе технологии CUDA. В работе проведено сопоставление скорости расчета на видеокарте NVidia GeForce 9600 GT и на четырёхядерном центральном процессоре Intel Core 2 Quad 9300. На основании проведённого исследования предложен способ реализации алгоритма решения прямой задачи на платформе CUDA, позволяющий дополнительно ускорить вычислительный процесс.

Ключевые слова: относительная двухволновая рентгеновская рефлектометрия; многослойные структуры; эффективность вычислений; графический процессор; технология CUDA

Рассматриваются стохастические математические модели компонентов и аспектов функционирования беспроводных сенсорных сетей (БСС), предназначенные для оценки надежности сети с использованием аппарата теории марковских процессов. Разработанные модели также могут быть использованы при решении других задач, связанных с проектированием и анализом работы БСС.

Ключевые слова: Беспроводная сенсорная сеть, надежность, радиоканал, конкурентный доступ, эффект «скрытого узла»

Статья раскрывает новый способ определения местоположения и управления в современных сетях подвижной радиосвязи, основанный на интегрированном использовании сети подвижной радиосвязи и разворачиваемой в зоне её действия локальной радионавигационной сети.

Ключевые слова: радиосвязь; подвижный; местоположение; управление; GSM; UMTS; радионавигация; сота; алгоритм; хендовер