Проблемы математического и численного моделирования

Токарев Алексей Владимирович
(научное сообщение)

В докладе представлены основные научные результаты, полученные за последние 5 лет. Рассмотрена геоинформационная платформа геопортала и прикладные веб-сервисы, ориентированные на обработку и представление геопространственных данных. Предложена методика и программно-технологическая реализация компонентов для формирования и актуализации базовых пространственных данных геопортала. Разработана система сбора, представления и анализа данных оперативного научно-исследовательского экологического мониторинга. Реализована оценка загрязнения атмосферы на основе индекса качества воздуха AQI. Создан прототип прибора для измерения уровня загрязнения атмосферы мелкодисперсной пылью РМ2.5.

Информационное и алгоритмическое обеспечение технологии распределенных реестров в задаче оценки геоэкологической опасности на примере г. Красноярска

Симонов Константин Васильевич
(научное сообщение)

Предлагаются примеры разработанных компьютерных приложений (обработка больших массивов данных геомониторинга, оценка параметров ожидаемого сильного землетрясения, оценки геоэкологической опасности урбанизированной территории). Актуальность темы исследования определяется тем, что решаемые задачи соответствуют принятой Дорожной карте по развитию сейсмостойкого строительства и обеспечению геодинамической безопасности на период до 2025 г. (Протокол выездного заседания Межведомственного Совета по сейсмологии и сейсмостойкому строительству при Министерстве строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 13 октября 2017 г. в г. Красноярске). Представленные результаты являются основой для разработки платформы в рамках технологии распределенных реестров применительно, в частности, к земельным кадастрам, а также к задачам страхования соответствующих геоэкологических рисков.

Гибридный метод совместного решения многомерных и сетевых задач гидродинамики и теплообмена

Филимонов Сергей Анатольевич
(по материалам кандидатской диссертации)

Работа посвящена применению разномасштабных моделей при моделировании гидродинамики и теплообмена в больших и/или сложных систем, в которых можно выделить протяженные и «компактные» элементы. Под протяженными подразумеваются элементы, в которых соотношение характерных размеров отличается в 10–1000 раз, например: трубопроводы, каналы, газоходы и др., то обычно используется сетевое – гидравлическое моделирование. При этом расчёт искомых характеристик такой системы (давление, скорость, температура и так далее) осуществляется методами теории гидравлических цепей (ТГЦ). В «компактных» объектах, то есть в объектах, отношение характерных размеров которых отличаются в 1-10 раз, применяют методы вычислительной гидродинамики (CFD). В основе данных методов лежит численное решение уравнений Навье-Стокса. В результате расчёта получаются поля характеристик исследуемого объекта, распределённые по объему, например: скорость, давление, температура, концентрации, турбулентные характеристики и др.

О технологии блокчейн

Специалисты из Красноярска, Новосибирска и Казани по технологии блокчейн
(научное сообщение)

Работа на семинаре организована совместно с Сибирским федеральным университетом, Международным сообществом «Крипто Среда», Международной консалтинговой платформой SEQUOIA Cryptotechnologies и Центром трансфера технологий ФИЦ КНЦ СО РАН. В семинаре примут участие очно и дистанционно (скайп-конференция) специалисты из Красноярска, Новосибирска и Казани.
Планируемые доклады:
1. Основы технологии блокчейн и ее место в цифровой экономике: новые возможности для развития денежного обращения, документооборота, Интернета вещей, электронного Правительства и голосования граждан, организации коллективного финансирования проектов.
2. Функциональная реализуемость технологий блокчейн цифровой экономики на базе «умных» контрактов (смарт контрактов).
3. Основные направления, технологические решения, проблемы и возможности развития технологии блокчейн и ее приложений (форсайт).
4. Коллективное финансирование проектов в формате ICO: особенности, проблемы реализации, технические решения.

Моделирование теплофизических процессов в порошках металлов при селективном лазерном плавлении

Гордеев Георгий Андреевич (Удмуртский государственный университет, г. Ижевск)
(по материалам кандидатской диссертации)

Работа посвящена построению математической, численной и компьютерной модели нестационарного теплопереноса и усадки порошка при селективном лазерном плавлении (СЛП) металлических порошков. Проведена верификация численной модели СЛП с помощью сравнения результатов расчетов численной модели и результатов лабораторного эксперимента СЛП порошка железа.
В работе проведен анализ влияния управляющих параметров лазерного импульсного излучения на процесс СЛП. Рассмотрена динамика компактирования и усадки порошка железа при СЛП импульсными лазерами. Проведен поиск рациональных режимов импульсной лазерной обработки и их оптимизация по скорости качественного сплавления при СЛП порошка железа.

Метод многосеточных конечных элементов в расчетах однородных и композитных тел

Матвеев Александр Данилович
(научное сообщение)

Для расчета однородных и композитных тел предложен метод многосеточных конечных элементов (ММКЭ), который реализуется на основе алгоритмов метода конечных элементов (МКЭ) в форме метода Ритца с применением однородных и композитных многосеточных конечных элементов (МнКЭ). Особенность и достоинство МнКЭ состоят в том, что при построении МнКЭ (без увеличения их размерностей) можно применять сколь угодно мелкие (базовые) разбиения тел, которые позволяют учитывать сложную неоднородную структуру МнКЭ. При построении n — сеточного конечного элемента (КЭ) используем n вложенных сеток. Мелкая сетка порождена базовым разбиением тела, остальные n сетки применяем для понижения размерности МнКЭ, причем, с увеличением n размерность МнКЭ уменьшается. При построении МнКЭ используем функции перемещений в виде степенных и лагранжевых полиномов различных порядков и уравнения трехмерной задачи теории упругости, записанные в локальных декартовых системах координат. Полиномы Лагранжа применяем при построении МнКЭ пластинчатого, балочного и оболочечного типов. Показаны процедуры проектирования МнКЭ формы прямоугольного параллелепипеда, сложной формы и криволинейных МнКЭ для расчета композитных цилиндрических оболочек.

Математическое моделирование колебательных процессов в структурно неоднородных средах

Ченцов Евгений Петрович
(по материалам кандидатской диссертации)

Исследование волновых процессов в структурно неоднородных средах типа горной породы представляет большой практический интерес на протяжении последних десятилетий. Для описания горных массивов широко используется представленный В. М. Садовским подход, согласно которому такая среда есть множество вложенных друг в друга блоков, разделенных податливыми прослойками. Деформируемость среды в таком подходе описывается в основном через деформируемость прослоек, а не блоков.
Доклад посвящен математическому моделированию колебательных процессов в горной массе блочного типа. Построены как дискретные модели (моноатомные линейные цепочки масс, соединенных пружинами), так и непрерывные модели с учетом массы прослоек. Смоделированы прослойки следующих типов: упругие, вязкоупругие, пористые, флюидонасыщенные, а также флюидонасыщенные пористые прослойки с учетом эффекта схлопывания пор. Для численной реализации моделей предложен вычислительный алгоритм, основанный на двуциклическом расщеплении по пространственным переменным.
Разработан комплекс параллельных программ, позволяющий моделировать распространение волн в двумерной блочной среде с учетом всех представленных типов прослоек. Проведенные расчеты указывают на наличие зависимости изотропных свойств среды от толщины прослоек и отношения акустических импедансов среды блоков и прослоек. В случае флюидонасыщенных прослоек показано влияние эффекта схлопывания пор на движение жидкости в межблочном пространстве.

Вычислительный инструментарий для обработки медицинских сигналов и изображений

Представлен некоторый опыт работы за последние пять лет по решению содержательных задач в данной предметной области на основе алгоритмов аппроксимации, спектральной декомпозиции и визуализации.

Вычислительное моделирование тепловых режимов боровой аппаратуры космических аппаратов, созданной с использованием гипертеплопроводящих структур

Представлена вычислительная модель для расчета тепловых режимов работы бортовой аппаратуры космических аппаратов, изготовленной с использованием гипертеплопроводящих структур (плоских тепловых труб, ГТПС). Модель учитывает процессы двухфазного тепломассообмена внутри ГТПС, которые встраиваются в блоки боровой аппаратуры для повышения эффективности отвода тепла. Учитывается теплообмен излучением между поверхностями внутри приборов и на внешних стенках. В качестве теплоотводящего основания рассматриваются разные варианты конструкций, учитывающие работу аппаратуры на орбите и в лабораторных условиях при испытаниях.
На основе модели разработаны вычислительные алгоритмы, позволяющие рассчитывать температуры отдельных радиоэлементов, распределения температурных полей поверхностей плат, стенок, теплоотводящей панели и охлаждающей жидкости в магистралях, а также распределения давлений, скоростей теплоносителя внутри ГТПС.
Модель использована для создания программного комплекса теплового мо-делирования бортовой радиоэлектронной аппаратуры.

Исследования на основе данных дистанционного зондирования Земли

В обзорном докладе будут рассмотрены физические основы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), характеристики современных спутниковых систем ДЗЗ, способы получения данных ДЗЗ и основные этапы их обработки, соответствующее программное обеспечение. На ряде примеров будут показаны возможности использования данных ДЗЗ для анализа различных характеристик природной среды, при решении исследовательских и прикладных задач. Будут представлены возможности нового спутникового приемного комплекса
ФИЦ КНЦ СО РАН, введенного в эксплуатацию в марте 2017 г.

Слоистое термокапиллярное движение, возникающее под действием нестационарного градиента температуры на стенке

Исследована начально-краевая задача, описывающая однонаправленное термогравитационное движениие вязкой жидкости в плоском канале с твёрдыми стенками (верхняя стенка свободная граница). Движение вызвано действием термогравитационных сил и заданного нестационарного расхода. Соответствующая начально-краевая задача является обратной, поскольку градиент давления вдоль канала должен находиться вместе с полем скоростей и температур, а в случае со свободной границей — прямой. Для рассматриваемых задач получено точное стационарное решение. Доказано, что если температуры на стенках и расход стабилизируются, то решение всегда выходит на стационарный режим с ростом времени. В изображениях по Лапласу решение нестационарной задачи найдено в виде конечных аналитических формул и представлены некоторые численные расчёты, подтверждающие теоретические результаты.

Режимы двухслойных течений в условиях фазового перехода

В докладе будут представлены результаты исследования совместных тече-ний «жидкость-газ» в канале, полученные на основе анализа точных решений уравнений конвекции. Построенные решения позволяют моделировать двухслойные течения в условиях массопереноса через термокапиллярную граница раздела. Анализируется влияние внешней тепловой нагрузки, гравитационных и термо-диффузионных эффектов на структуру течений и их устойчивость.

Методы и средства создания защищенных веб-приложений в муниципальном управлении

Кононов Д. Д.
(по материалам кандидатской диссертации)

Предложены методы разработки защищенных кросс-платформенных веб-приложений. Разработана новая модель разграничения доступа на основе RBAC, адаптированная для WWW. В отличие от существующих моделей, предложенная модель позволяет гибко разграничивать доступ к ресурсам на основе иерархии путей.
Предложена комплексная методика разработки и использования защищенных веб-приложений. Предложенные методы и средства применены при создании веб-сервисов и веб-приложений для решения задач муниципального управления.

К проблеме определения топологии многообразия малой размерности, эффективно приближающего многомерные данные

Современные методы визуализации многомерных данных ¬ в первую очередь, метод упругих карт ¬ опираются на одно важное ограничение: они приближают данные многообразием малой размерности, однако топология такого многообразия должна сохраняться. Заранее определить характерную топологию (например, род поверхности) для приближающего многообразия невозможно. Предложен метод, позволяющий сравнительно легко выявлять те особенности в распределении многомерных данных, которых определяют топологию приближающего многообразия. Метод основан на построении дополнения приближающего многообразия и его анализе конвенциональными методами.

Разработка алгоритмов выполнения молекулярного докинга с использованием графических процессоров

Фарков М. А. (СФУ)
(по материалам кандидатской диссертации)

Предложен новый алгоритм выполнения метода дифференциальной эволюции с использованием гетерогенных вычислительных систем, использующих графические процессоры. В отличие от существующих подходов алгоритм использует одноблочную параллельную декомпозицию процедуры оптимизации, что позволяет выполнять несколько процедур оптимизации одновременно на одном графическом процессоре, а также гибко управлять процессом решения задачи.
Предложенный алгоритм выполнения метода дифференциальной эволюции использован для разработки алгоритма выполнения молекулярного лиганд-белкового докинга с использованием графических процессоров, который позволяет ускорить обработку больших баз химических соединений.

Новый метод кластеризации многомерных данных на основе проверки связности взвешенных графов

Садовский М. Г., Остыловский А. Н. (ИМиФИ СФУ)
(научное сообщение)

Предложен метод, позволяющий выделять кластеры в структурах данных, не поддающихся кластеризации линейными методами (например, методом динамических ядер). Метод основан на построении полносвязного графа, вершины которого – точки в (многомерном) пространстве, а рёбра (взвешенные) – расстояния между вершинами в заданной метрике. Кластеризация заключается в последовательном исключении самых «тяжёлых» рёбер и проверке связности получающегося графа. Кластеризация считается оконченной, когда исходный граф теряет связность. Обсуждены как вычислительные аспекты предложенного метода, так и особенности его реализации.