Отчет ИВМ СО РАН за 2002 годПрограммы фундаментальных исследований Сибирского отделения Российской академии наук
Тема: «Алгебраические и теоретико-множественные методы исследования дискретных и статистических систем» № гос. регистрации 01.200.2 11461. Научные руководители: Дан список всех фактор-систем ранга 3 полной модели микроконвекции. Найдены точные стационарные и нестационарные движения в слоях с твердыми стенками и свободными границами. (В. К. Андреев, А. А. Родионов, В. Б. Бекежанова). Доказана теорема, характеризующая группы с почти слойно конечной периодической частью в классе групп без инволюций. Установлены свойства групп с парой точек произвольного простого порядка. Получен критерий существования конечной периодической части в группе, обладающей точками. Дано новое доказательство основной теоремы об абелевых группах. Доказана непростота бесконечной группы, содержащей Mp-подгруппу с p-конечной ручкой. Вычислены параметры вложения инволюций в некоторых спорадических и знакопеременных группах, а также получены границы значений этого параметра для группы Матье M24. Указаны порождающие тройки инволюций еще для шести спорадических групп и тем самым для конструктивного решения проблемы В. Д. Мазурова из Коуровской тетради проблем остается найти порождающие тройки инволюций для двух спорадических групп-монстров (В. П. Шунков, В. И. Сенашов). Построены методы параллельных статистических оценок вероятностных распределений и параллельного генерирования случайных событий в статистических системах. Доказана теорема о разложении двудольного случайного вектора по случайно-множественному базису. Обоснован метод обратных сопровождающих функций генерирования случайных множеств. (О. Ю. Воробьёв, А. А. Новосёлов). Основные публикации
(Отдел дискретной математики)
Тема: «Математическое моделирование нелинейных задач гидродинамики» . № гос. регистрации 01.200.2 11460. Научный руководитель: Изучена устойчивость двух стационарных течений в вертикальной щели в модели микроконвекции. Численно установлено, что при малом числе Буссинеска результаты близки либо к результатам модели Обербека-Буссинеска (при конечном числе Релея), либо к результатам модели вязкой теплопроводной жидкости. Определены границы применимости разных моделей (В. К. Андреев, В. Б. Бекежанова). Исследована устойчивость течения Куэтта двухслойной идеальной жидкости с учетом силы тяжести. Определены декременты возмущений в зависимости от плотности жидкости и коэффициентов поверхностного натяжения (В. К. Андреев, И. В. Репин). Построены нейтральные кривые при возникновении устойчивости в двухслойной вязкой теплопроводной жидкости при наличии эффекта Соре (М. В. Ефимова). Разработана и реализована на примерах численная схема решения плоской несимметричной задачи газовой кумуляции (Ю. А. Гапоненко). Доказана теорема о сходимости численных решений метода частиц для вязкой несжимаемой жидкости к обобщенным решениям уравнений Навье-Стокса. Результат доказан для внутренней краевой задачи, т.е. течений внутри ограниченной области с достаточно гладкой границей в предположении, что в методе частиц используются ортогональные базисные функции. Результат справедлив как в двух так и трехмерном случае, при условии существования обобщенного решения О. А. Ладыженской для исходной задачи (А. М. Франк). Разработан численный алгоритм для исследования трехмерных ветровых течений в стратифицированных водоемах в переменных давление — скорость. Выполнена отладка алгоритма на двумерных в вертикальной плоскости течениях (С. Н. Генова, П. Н. Лукавенко). Рассмотрены нелинейные диффузионные уравнения с источниковыми членами и коэффициентами диффузии, зависящими степенным образом от концентрации. Получены редукции диффузионных уравнений к обыкновенным дифференциальным уравнениям. Редукции осуществлялись на основе метода линейных определяющих уравнений. Были найдены решения линейных определяющих уравнений, зависящие от производных второго и третьего порядка. Получены точные решения этих уравнений. Использование линеаризации, с помощью преобразования годографа, и каскадного метода Лапласа позволило построить точные решения для одного класса нелинейных уравнений (О. В. Капцов). Основные публикации
(Отделы дифференциальных уравнений механики, вычислительных моделей в гидрофизике)
Тема: «Методы нейросетевого и гибридного моделирования и анализа данных» . № гос. регистрации 01.200.2 13452. Научный руководитель: Основные публикации
(Отдел моделирования неравновесных систем)
Тема: «Методы вычислительного моделирования неравновесных систем» . № гос. регистрации Научные руководители: В рамках формализма вигнеровской матрицы плотности построена математическая модель трехмерного оптического конфаймента атомов с квантовым переходом J=0 => J=1 (типа изотопов Yb и щелочно-земельных элементов с четно-четными ядрами) в слабом поле взаимно-ортогональных бихроматических стоячих волн. На основании этой модели найдены достаточные условия, налагаемые на относительные сдвиги фаз и параметры волн и обеспечивающие глубокую устойчивую трехмерную локализацию атомов указанного типа в ячейках эффективной световой сверхрешетки (И. В. Краснов, С. П. Полютов). Основные публикации
(Отделы моделирования неравновесных систем, вычислительной физики)
Тема: «Математическое моделирование и экспериментальное исследование связи функционирования водных экосистем и основных системообразующих факторов» . № гос. регистрации 01.200.1 13697. Научный руководитель: С помощью вычислительного алгоритма теории Релея-Ганса-Дебая, а также строгой теории Ми для просветленной и дискретно-структурированной (двухслойной) сферы методом интегральной индикатрисы доказана ее инвариантность в координатах обобщенного оптического параметра. Получена простая аналитическая формула, связывающая значения дифракционного параметра частиц с объемными поляризуемостями ядра и оболочки. Доказано, что в случае доминирования объемной поляризуемости ядра экспериментально определяется размер ядра; в обратном случае — внешний размер оболочки. Теоретические выводы подтверждены экспериментальными результатами с органо-минеральным детритом (хорионами искусственного и природного происхождения), что важно при определении структуры пограничных слоев и количественной оценки размеров зон активной трансформации вещества и энергии в водных экосистемах (Н. В. Лопатин, Н. В. Шепелевич). Показано, что присутствие инертной минеральной взвеси в системе бактерии — минеральная взвесь — органическое вещество оказывает значительное влияние на рост и пространственное распределение бактерий, а также участвует в перераспределении органического вещества в водоеме. Процессы адсорбции органического вещества на частицах минеральной взвеси приводят к улучшению условий развития агрегированных на взвеси бактерий и замедлению развития свободно плавающих бактерий. Изучены функциональные характеристики бактериопланктона в связи с его агрегированностью в водоемах различного типа. Выявлено наличие взаимосвязи между функциональными характеристиками бактериопланктона (бактериальная продукция, деструкция органического вещества, энергетический коэффициент) и долей агрегированных бактерий. Показано, что с увеличением этой доли продукция на одну клетку и энергетический коэффициент также возрастают. При этом между удельной продукцией бактериопланктона и удельной продукцией фитопланктона существует корреляционная связь (Л. А. Щур, А. Д. Апонасенко, В. Н. Лопатин). Основные публикации
(Лаборатория биологической спектрофотометрии) .
Тема «Моделирование аварийных ситуаций, риск-анализ и ресурсное проектирование технических систем и объектов» . № гос. регистрации Научный руководитель: Учет влияния технологических дефектов и повреждений на характеристики остаточного ресурса и риска разрушения конструкций имеет важное значение для решения задач обеспечения безопасности технических систем, эксплуатирующихся в экстремальных условиях. Номенклатурный состав таких систем достаточно широк от объектов ракетно-космической техники до резервуарных парков нефтепродуктов и магистральных трубопроводов. Широким оказывается и состав дефектов — от дефектов структуры материала до конструктивных концентраторов. Вследствие этого исследования развивались в двух направлениях:
По первому направлению получены следующие результаты. Для литейного сплава AЛ-27-1 (8,0...10 % Mg; Ti, Zr, Be — 0,15...0,20 % каждого; Al — ост.), применяемого для изготовления литьем деталей транспортных средств ответственного назначения, с целью предотвращения процессов старения исследованы режимы термической обработки отливок. Разработанные режимы позволили повысить временное сопротивление (в с 255 до 430 МПа, предел текучести (0,2 со 130 до 200 МПа и ( с 9,0 до 22,3 %. Проведено обобщение и анализ результатов экспериментальных исследований, выполненных в 1990-х годах, по определению характеристик трещиностойкости и механических свойств конструкционных материалов (малоуглеродистые, низколегированные и мартенситностареющие стали, и алюминевые сплавы, композиционные материалы, нанопорошки химических соединений, керамические материалы). Полученные данные представлены в коллективной монографии. По второму направлению основные результаты получены для композитных материалов, используемых в космических аппаратах, и для тонкостенных сосудов и аппаратов химически опасных производств. Проведены исследования по совершенствованию расчетно-экспериментальных методов оценки трещиностойкости волокнистых композиционных материалов с металлической матрицей, позволяющие определять безопасные уровни нагруженности, дефектности и ресурс трубчатых элементов конструкций летательных аппаратов. Сформулирован критерий разрушения, определяющий предельные нагрузки для элементов конструкций при наличии продольных расслоений в вершине трещины, поперечной армированию. Разработана методика и даны рекомендации по использованию методов механики разрушения и неразрушающих методов дефектоскопического контроля для прогнозирования несущей способности элементов конструкций. Результаты исследований использованы ФГУП НПО прикладной механики им. академика М. Ф. Решетнева (г. Железногорск) при расчетах на прочность и проектировании стержневых элементов ферменных конструкций из бороалюминия для космических аппаратов «Галс», «Экспресс», «Sesat». По данным технического диагностирования выполнен статистический анализ дефектов и повреждений резервуаров для хранения нефтепродуктов вместимостью 5 Выполнены модельные расчеты напряженно-деформированных состояний металлоконструкций круговых кранов для АЭС и шагающих экскаваторов большой мощности в условиях аварийных ситуаций в результате развития технологических и эксплуатационных дефектов и трещин усталости. Основные публикации
(Отдел машиноведения)
Тема: «Развитие вычислительных методов решения задач математической физики на высокопроизводительных ЭВМ» . № гос. регистрации Научные руководители: Для системы уравнений Навье-Стокса вязкого теплопроводного газа проведена локальная по времени линеаризация вариационно-разностных уравнений, удовлетворяющая дискретным законам сохранения массы и энергии. Для полученных вариационно-разностных уравнений построен алгоритм решения, который реализован на многопроцессорной вычислительной системе МВС 1000/16 (В. В. Шайдуров, Г. И. Щепановская, Е. Д. Карепова, А. В. Малышев.). Для стационарной и нестационарной двумерных задач Навье-Стокса вязкой несжимаемой жидкости в методе конечных элементов построена и обоснована корректная дискретизация краевых условий на криволинейных участках границы в постановке «скорости-давление». Предложен приём построения весовых оценок погрешности функционалов приближённого решения, предоставляющий возможность локальной апостериорной адаптации триангуляции в методе конечных элементов с целью оптимизации распределёния узлов для повышения точности (В. В. Шайдуров, И. В. Киреев). На основе метода расщепления по пространственным переменным разработаны параллельные вычислительные алгоритмы для исследования процессов распространения упругопластических волн в сыпучих средах. Для тестирования алгоритмов и программ построены точные решения задачи о распространении плоских продольных ударных волн (сигнотонов) в бесконечном массиве разрыхленной среды (В. М. Садовский, О. В. Садовская). Дана инвариантная относительно жестких поворотов формулировка уравнений нелинейной деформации произвольной оболочки, выполнен численный анализ нелинейных краевых задач осесимметричного выпучивания пластин и оболочек (Л. И. Шкутин). Основные публикации
(Отделы вычислительной математики, механики деформируемых сред)
Тема: «Численное моделирование МГД процессов в магнитосфере Земли» . ( гос. регистрации 01.200.2 11459. Научный руководитель: Построена математическая модель магнитосферного магнитного поля, содержащая недипольные составляющие геомагнитного поля (В. В. Денисенко). Построена математическая модель магнитосферного магнитного поля, учитывающая диффузию поля на магнитопаузе, для спокойных геомагнитных условий (А. В. Китаев). Разработана МГД модель нестационарного обтекания солнечным ветром магнитосферы (Н. В. Еркаев). Основные публикации
(Отдел вычислительной математики)
Тема: «Разработка математического и программного обеспечения интеллектуальных информационно-аналитических систем» . № гос. регистрации Научные руководители: Продолжены исследования проблемы анализа многомерных данных для поддержки организационного управления. Разработаны алгоритмические и программные средства для использования технологии распределенных хранилищ данных (Data Warehouse) и оперативного анализа данных OLAP (On-Line Analytical Processing). Реализован новый подход к поддержке управления на основе методов OLAP — решение управленческих задач (анализа, оценивания, планирования) путем конструирования аналитических моделей. Разработана информационно-аналитическая система АНАЛИТИК. Апробация предложенного подхода и системы АНАЛИТИК проведена для задач анализа и планирования объемов медицинской помощи населению Красноярского края. Выполнено проектирование Централизованного хранилища медицинской информации и систем сбора и анализа данных. Разработана серия аналитических моделей, реализующая методики анализа и планирования медицинской помощи, результатом комплексного аналитического моделирования является формирование территориальной программы государственных гарантий обеспечения населения бесплатной медицинской помощью (Л. Ф. Ноженкова). Продолжены исследования проблемы анализа многомерных данных для выделения географических комплексов культурно-технических и экологических показателей качества земель сельхозназначения. Разработаны алгоритмические и программные средства пространственного анализа для кадастровой оценки земель сельхозназначения. Разработка использована при создании элементов информационной системы мониторинга земель Красноярского края. Для Комитета по земельным ресурсам и землеустройству Красноярского края с использованием разработок создан ГИС-Веб-сервер по земельным ресурсам Красноярского края (В. А. Пушкарев, С. С. Замай, С. А. Ковязин). Разработаны методы синтеза и анализа непараметрических моделей статических систем с линейной структурой, свойства которых зависят от объёма экспериментальной информации и закономерностей её распределения между моделями элементов структуры — локальными аппроксимациями ядерного типа. Установлены условия асимптотической несмещённости и состоятельности статистических оценок показателей эффективности изучаемых систем. Определены количественные оценки скоростей их сходимости. На этой основе предложены практические рекомендации для оптимизации исследуемых непараметрических моделей (А. В. Лапко, В. А. Лапко). Основные публикации
(Отделы прикладной информатики, вычислительной математики)
|
Webmaster |