Статьи

Вулканические извержения и сопровождающие их потоки лавы представляют собой значительную опасность для населения, построек и инфраструктуры региона. Лава может занимать большие пространственные области, для которых детальное трехмерное моделирование процесса ее течения сводится к решению дискретных задач очень большой размерности и не всегда оказывается эффективным. При достаточно малом отношении вертикального размера потока к его горизонтальному размеру применяются математические модели, основанные на усредненных по глубине уравнениях движения вязкой среды. В данном исследовании такая модель состоит из уравнений для глубины лавы, двумерных уравнений ее движения, кинетики кристаллов, уравнения теплового баланса, которое учитывает нелинейный конвективный и радиационный обмен энергии с внешней средой, энергию диссипации и скрытую теплоту кристаллизации. Математическая модель реализована численно в пакете OpenFOAM с открытым исходным кодом. Пакет позволяет использовать для осуществления вычислительных экспериментов современные высокопроизводительные кластеры и адаптировать задачу к конкретным физическим аспектам моделируемого природного процесса. Проведена верификация кодов путем сравнения аналитического решения задачи с решением согласно модели с уравнениями, описывающими движение в пространственной области двухфазной несжимаемой жидкости. Исследовано влияние на поток реологических характеристик на примере представления его моделью Ньютона по сравнению с моделью Бингама и нелинейной моделью Гершеля–Балкли. Нелинейная реология рассматриваемой жидкости учитывает зависимости фактической вязкости лавового потока от температуры, скорости сдвига, предела текучести (при этом предел текучести и степень нелинейности являются функциями температуры. Параллельные компьютерные коды реализованы с помощью интерфейса OpenMPI на вычислительных кластерах с общей и распределенной памятью под управлением ОС Linux. Проведено профилирование кодов для многоядерных процессоров с общей памятью. 

Сформулирована экстремальная задача определения верхней (кинематической) границы несущей способности плоского диска, армированного непрерывными волокнами и вращающегося в квазиустановившемся режиме. По внутренней кромке полотно диска жестко насажено на вал (или ступицу), а к его внешней кромке могут быть прикреплены армированные лопатки. Материалы фаз композиции предполагаются жесткопластическими, имеющими разные пределы текучести при растяжении и сжатии; материал связующей матрицы считается цилиндрически ортотропным. В условиях обобщенного плоского напряженного состояния кривые текучести компонентов композиции в главных напряжениях являются кусочно-линейными. Структуры армирования обладают радиальной и осевой симметрией. Пластическое деформирование композиции рассчитывается по соотношениям структурной модели механики композитов, учитывающей плосконапряженное состояние во всех фазовых материалах. Проведена дискретизация поставленной задачи и разработан численный алгоритм ее решения, базирующийся на методах линейного программирования. Исследованы разные варианты дискретизации обсуждаемой задачи. Продемонстрирована сходимость численного решения и его хорошее совпадение с ранее полученным аналитическим решением. Проанализированы результаты расчетов предельной угловой скорости вращения дисков при разных структурах армирования их полотна. Рассмотрены случаи укладки волокон по прямолинейным траекториям (геодезическим линиям), по логарифмическим спиралям, а также по радиальным и окружным направлениям. При этом изотропные материалы компонентов композиции подчиняются ассоциированному закону течения, соответствующему критерию текучести Ху. Изучено влияние параметров армирования (направлений и плотностей) на несущую способность вращающихся дисков. Сравнение проведено для композитных дисков одной и той же массы и с одинаковым относительным объемом арматуры. 

Статья посвящена анализу креолизованных мемов, в центре внимания которых известная личность (реальная или вымышленная). Рассматриваются особенности их смыслового приращения и вариативность, роль визуальной составляющей мемов. Определены типы таких мемов, где картинка 1) усиливает эмоциональную составляющую мема (можно говорить, что в интернет-дискурсе появился новый эмотив — креолизованный), 2) указывает на тематическую отнесённость фразы или представляет адресанта, 3) добавляет иронизацию.

Выявляются также изменения структуры исходных мемов, средства выразительности, которые их формируют (метафоры, ирония, фразеологизмы и др.).

Рассматривается задача идентификации зависящего от температуры коэффициента теплопроводности вещества в трехмерном случае. Проведено численное исследование устойчивости разработанного алгоритма идентификации коэффициента теплопроводности. Показано, что при решении задачи с помощью алгоритма, основанного на применение методологии Быстрого Автоматического Дифференцирования, возмущение искомого коэффициента теплопроводности имеет тот же порядок, что и вызвавшие его возмущения экспериментальных данных.

Разработана методика компьютерного моделирования трехмерных электронно-оптических систем (ЭОС) формирования винтовых электронных пучков (ВЭП) с неоднородным по азимуту распределением плотности тока эмиссии, предназначенных для использования в существующих и перспективных новых вариантах гиротронов. Методика позволяет впервые учесть влияние неоднородного распределения плотности тока эмиссии совместно с учетом тепловых скоростей электронов, шероховатостей эмитирующей поверхности и трехмерными возмущениями геометрии ЭОС. Алгоритм траекторного анализа основан на специальном задании стартовых условий для эмитируемых с катода частиц, последующем численном расчете электронных траекторий с помощью комплекса программ CST Studio Suite и далее специфической для систем формирования ВЭП методике расчета их параметров, пригодной для последующего расчета электрон-волнового взаимодействия и КПД прибора. Приведены результаты прямого численного моделирования систем с различными вариантами нарушений азимутальной симметрии плотности тока эмиссии.

Рассмотрено движение многофазного потока в выпарной емкости аппарата погружного горения при различной дисперсности газожидкостной струи. Исследование проводилось на примере контейнера с затопленной струей и свободной поверхностью, который является модельным представлением выпарной емкости. Проведена серия численных экспериментов с различными диаметрами пузырьков газа методом конечных объёмов. Диаметр пузырьков газа выбирался таким образом, чтобы исключить их дробление. При этом были задействованы вихревая модель турбулентности и модель сопротивления Грейс, учитывающая деформацию пузырьков. В результате численных экспериментов получены данные о зависимости гидродинамического поведения в выпарной емкости от морфологии затопленной струи. Обнаружено наличие неподвижной зоны на кончике газожидкостной струи при ее ударе о выпариваемую среду. Сделан вывод о необходимости учёта морфологии потока для описания структуры течения и, как следствие, определения дальнобойности струи.

Впервые разработана методика численного моделирования анализатора винтовых электронных пучков (ВЭП) гиротронов, работающего на принципе тормозящего электрического поля. Методика учитывает трехмерность распределения электрического поля и позволяет проводить анализ схем анализаторов с различной конфигурацией электродов в области торможения электронного пучка с целью определения погрешностей измерений питч-фактора, скоростного разброса и вида функции распределения по осцилляторным скоростям, вносимых за счет сложной трехмерной пространственной структуры тормозящего поля. Методика применима для расчета степени искажения функции распределения при различных входных функциях распределения по осцилляторным скоростям, реализующихся в системах формирования ВЭП с различными топологиями пучков (пограничный, ламинарный, регулярно пересекающийся, перемешанный).

На сегодняшний день одной из важных и актуальных задач науки аэродинамики является исследование и оптимизация аэродинамических характеристик форм тел в потоке газа. Данная проблема возникает при проектировании летательных аппаратов и различных судов и связана с рациональным выбором формы профиля по большому количеству различных характеристик и, в частности, по величине аэродинамического сопротивления.

В данной работе описываются методы оптимизации осесимметричного аэродинамического профиля в стационарном ламинарном невязком потоке газа под различны-ми углами атаки. Предлагаемый метод решения подобной проблемы оптимизации и численного исследования аэродинамических характеристик описанного тела в потоке является актуальным ввиду сложности ее решения, например, традиционными методами на основе системы дифференциальных уравнений Навье-Стокса. Экспериментальные методы имеют своей основой дорогостоящие и затратные по времени инструменты, не гарантирующие нахождение оптимума. Такой вычислительный инструмент, например, как Ansys Fluent хорошо приспособлен для решения подобных задач гидроаэродинамики и позволяет не только ускорить и удешевить процесс проведения вычислительного эксперимента, но и повысить эффективность его проведения.

В статье описывается процесс поиска оптимума, сводящийся к минимизации лобового сопротивления ранее описанного нами осесимметричного профиля. Также приводится описание параметризации геометрии профиля крыла и его анализ посредством предлагаемого программного комплекса.

Результатом проведенного численного исследования является полученное описание аэродинамических характеристик оптимизированной формы профиля для различных скоростей потока газа.

В работе решается прикладная задача расчета профилей полей вторичного излучения, возбуждаемого в элементах конструкции линейного многоканального детектора, протяженного вдоль линии распространения первичного излучения. Приведен анализ влияния вторичного излучения на форму экспериментально регистрируемых абсорбционных кривых. Сделана постановка задачи и предложена методика моделирования, учитывающая взаимодействие со связанными электронами атомов. Выполнен численный расчет и выявлены закономерности формирования профилей полей вторичного излучения, обусловленные условиями возбуждения первичного излучения, физическими свойствами рассеивающей среды и размерами области облучения. Экспериментально показано, что в плоскости регистрации, непосредствен-но примыкающей к рассеивающему фантому, поля вторичного излучения имеют градиентную структуру.

В данной работе представлена численная модель распространения ударной волны в газовзвеси. Представлены одномерные и двухмерные математические модели динамики запыленных сред. Математические модели реализовывали континуальную методику моделирования динамики неоднородных сред -для каждой из компонент смеси решалась полная гидродинамическая система уравнений движения. Несущая среда описывалась как вязкий, сжимаемый теплопроводный газ. Математическая модель учитывала обмен импульсом и теплообмен между компонентами смеси. Уравнения математической модели решались явным конечно-разностным методом Мак-Кормака для получения монотонного решения применялась схема нелинейной коррекции. Было выявлено, что в случае периодического распределение концентрации дисперсной компоненты, при прохождении ударной волны по газовзвеси происходит формирование физических полей несущей среды и дисперсной компоненты с периодической структурой.

В данной работе сделано предположение о том, что человеческое мышление прошло четыре характерных фазовых этапа эволюции. На первом этапе мышление соотносилось с масштабом индивида. На втором масштаб мышления менялся от соответствовавшего размеру племени до соотносящегося со всем человечеством. Когда мышление уперлось в границы собственного вида, произошёл следующий фазовый переход, и в состав мышления была включена живая природа. В свою очередь, границы живого определили заключительную метаморфозу, включившую в процедуры мышления неживую природу.

В статье приводятся данные о числе и составе таксонов, опубликованных Л. П. Сергиевской за время ее научной деятельности в Гербарии Томского государственного университета. Установлено, что Л. П. Сергиевская опубликовала 241 новый для науки таксон, в том числе 81 вид, 5 подвидов, 114 разновидностей и 41 форму. Новые таксоны относятся к 25 семействам и 78 родам. Наибольшее число новых таксонов описано в семействах Asteraceae (75), Lamiaceae (27) и Ranunculaceae (20). Виды, описанные Л. П. Сергиевской, принадлежат к 15 семействам; Л. П. Сергиевской описан 51 вид и 28 в соавторстве с П. Н. Крыловым (6), Б. К. Шишкиным (20), Е. Н. Кондратюком и А. А. Юксипом (по 1). 16 таксонам (1 вид, 14 разновидностей и 1 форма) требуется валидизация.