авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |
-- [ Страница 1 ] --

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ

ТЕХНОЛОГИЙ

Отчет о деятельности

в 2004 году

Новосибирск

2004

1

ИНСТИТУТ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ

РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

(ИВТ СО РАН)

630090, Новосибирск, пр. Академика М.А.Лаврентьева, 6,

тел.: (3833) 30-61-50, факс: (3833) 30-63-42

e-mail: ict@ict.nsc.ru www.ict.nsc.ru Директор Института академик Юрий Иванович Шокин тел.: (3833) 30-61-50, е-mail: shokin@ict.nsc.ru Заместители директора по науке:

чл.-к. РАН Анатолий Михайлович Федотов тел.: (3833) 30-73-51, е-mail: fedotov@ict.nsc.ru д.ф.-м.н.

Михаил Петрович Федорук тел.: (3833) 34-91-05, е-mail: mife@ict.nsc.ru Ученый секретарь к.ф.-м.н.

Игорь Алексеевич Пестунов тел.: (3833) 30-87-85, е-mail: pestunov@ict.nsc.ru СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………. I. Важнейшие результаты научно-исследовательских работ Института в 2004 году ………………………………………………………………… II. Результаты научно-исследовательских работ, полученные сотруд никами Института в рамках выполнения плановых заданий по приори тетным направлениям фундаментальных исследований РАН ………… III. Конкурсные проекты и гранты, в рамках которых осуществлялась финансовая поддержка научно-исследовательских работ Института IV. Научно-организационная деятельность …………………………… V. Список публикаций …………………………..……………………… Приложение. Справочные материалы ………….……………………… ВВЕДЕНИЕ Институт вычислительных технологий Сибирского отделения РАН (ИВТ СО РАН) создан в октябре 1990 года. С момента создания Институт возглавляет академик Ю.И. Шокин.

В соответствии с постановлением Президиума СО РАН № 250 от 01.08.97 за Институтом закреплены два научных направления:

• разработка информационно-телекоммуникационных технологий в задачах принятия решений;

• математическое моделирование и вычислительные технологии в области механики сплошной среды, физики и экологии.

В настоящее время Институт представляет интересы Сибирского от деления РАН в области информационно-телекоммуникационных техноло гий, осуществляет развитие, эксплуатацию и оплату внутренних и внешних каналов связи сети Интернет ННЦ СО РАН.

27 июня 2001 года Институт аккредитован Министерством науки и технологий Российской Федерации как научно-исследовательское учреж дение, о чем выдано Свидетельство (№ 2726 от 27.06.01, серия АНО 000784).

Общая численность сотрудников Института на 01.12.2004 г. составила 101 человек, в том числе 54 научных сотрудника (один академик РАН, один член-корреспондент РАН, 14 докторов и 33 кандидата наук). В году 17 человек проходили обучение на очном отделении аспирантуры Института и три человека – на заочном отделении. На 01.12.2004 г. в Ин ституте работало 20 сотрудников с высшим образованием в возрасте до лет, из них 13 – научные сотрудники.

В 2004 году академик РАН Ю.И. Шокин награжден орденом Почета.

В отчетном году фундаментальные научные исследования в ИВТ СО РАН проводились в соответствии с утвержденными Основными заданиями к плану НИР Института. Эти исследования получили существенную под держку в рамках 53 конкурсных проектов и грантов, среди которых один грант Президента РФ для поддержки ведущей научной школы академика Ю.И. Шокина, 15 грантов РФФИ, 16 интеграционных проектов СО РАН, проектов по программам Президиума и отделений РАН, 13 зарубежных грантов и проектов. Прикладные исследования велись по прямым хозяйст венным договорам. Все задания 2004 года выполнены.

Сотрудниками Института в 2004 году опубликовано 259 работ, из них пять монографий, 77 статей в центральной печати, 28 – в зарубежной, 45 – в сборниках трудов международных конференций, 13 учебных пособий.

Институтом успешно проведено семь научных мероприятий, из них четыре – международного уровня.

На базе Института работают кафедра математического моделирования Новосибирского государственного университета (зав. кафедрой – профес сор В.М. Ковеня) и кафедра вычислительных технологий Новосибирского государственного технического университета (зав. кафедрой – академик Ю.И. Шокин). Осуществляется сотрудничество, выполняются совместные проекты с кафедрой прикладной математики и кибернетики СибГУТИ (зав. кафедрой – профессор Б.Я. Рябко). При Институте организован фили ал этой кафедры.

В 2004 году при Институте создан Центр подготовки кадров.

Задачами Центра являются организация и поддержка системы подготовки кадров высшей квалификации в области вычислительных и информационных технологий.

На базе Кемеровского государственного университета Институтом совместно с КемГУ создана неструктурная лаборатория вычислительных и информационных технологий. На базе Института работают Совет Новосибирского научного центра СО РАН по сети Интернет и Научно координационный совет Целевой программы “Информационно телекоммуникационные ресурсы Сибирского отделения РАН”.

При Институте функционирует созданный совместно с ГПНТБ СО РАН Объединенный читальный зал по информатике и вычислительной ма тематике, обеспечивающий библиотечное обслуживание сотрудников Ин ститута и СО РАН, в том числе и доступ к электронным версиям важней ших международных изданий.

Институт издает журнал “Вычислительные технологии”, зарегистри рованный Комитетом Российской Федерации по печати 5 июня 1995 года (рег. № 013787).

Институт имеет научные контакты с институтами РАН, академиями наук Белоруссии, Казахстана, Кыргызстана, Узбекистана, Украины, зару бежными организациями: НАТО, НАСА, Университет г. Суранари (Таи ланд), Университет Северной Каролины (США), Национальный центр по охране окружающей среды (США), Технический университет г. Дармштадт (Германия), Центр высокопроизводительных вычислений (г. Штутгарт), Университет г. Копенгаген (Дания), Университет г. Жирона (Испания), Университет г. Линчёпинг (Швеция), Комиссариат по атомной энергии (Франция) и др.

В 2004 году Институтом совместно с Центром высокопроизводитель ных вычислений (г. Штутгарт) создан Российско-Германский центр вы числительных технологий и высокопроизводительных вычислений (руко водители: директор ИВТ СО РАН академик Ю.И. Шокин и директор HLRS профессор М. Рэш).

В отчете представлено аннотированное изложение результатов, полу ченных при выполнении научно-исследовательских работ (разд. I, II);

дан перечень проектов и грантов, выполненных сотрудниками в 2004 году (разд. III);

представлены сведения о научно-организационной деятельности Института (раздел IV);

приведен список публикаций сотрудников ИВТ СО РАН (разд. V);

в заключительном разделе размещены справочные мате риалы.

ПЕРЕЧЕНЬ ВАЖНЕЙШИХ РЕЗУЛЬТАТОВ НИР I.

ИНСТИТУТА ПО ИТОГАМ 2004 ГОДА Система передачи данных Сибирского отделения РАН Авторы научного результата:

Шокин Ю.И., директор, д.ф.-м.н., академик, тел. 30-61-50, e-mail: shokin@ict.nsc.ru;

Федотов А.М., зам. директора, д.ф.-м.н., чл.-к. РАН, тел. 30-73-51, е-mail: fedotov@ict.nsc.ru;

Никульцев В.С., зав. лаб., к.т.н., тел. 30-81-67, e-mail: nik@ict.nsc.ru;

Белов С.Д., с.н.с. ИЯФ СО РАН, тел. 39-41-77, e-mail: belov@inp.nsk.su;

Жижимов О.Л., зав. сект. ОИГГМ СО РАН, к.ф.-м.н., тел. 33-20-05, e-mail: zhizhim@uiggm.nsc.ru;

Мазов Н.А., зав. инф. библиотечным центром ОИГГМ СО РАН, к.т.н., тел. 33-22-16, e-mail: mazov@uiggm.nsc.ru;

Жуков А.Г., вед. прогр., тел. 34-91-95, e-mail: zhuk@ict.nsc.ru.

Аннотация В рамках работ по развитию системы передачи данных Сибирского отде ления РАН завершены работы по созданию гигабитного кольца (NSK-GP), объединяющего новосибирский Академгородок и основные телекоммуни кационные узлы города: Новосибирскую городскую телефонную сеть, Рос телеком, Транстелеком, а также городские институты ННЦ СО РАН (рис. I.1).

Рис. I.1. Структурная схема городского сегмента связи сети Интернет Но восибирского научного центра СО РАН (1 – узел связи (станция метро “пл.

Ленина”), 2 – узел связи (станция метро “Октябрьская”), 3 – узел связи (станция метро “Красный проспект”), ШЧ-9 – ЗапСибТранстелеком).

Телекоммуникационная среда ННЦ Сибирского отделения РАН Авторы научного результата:

Шокин Ю.И., директор, д.ф.-м.н., академик, тел. 30-61-50, e-mail: shokin@ict.nsc.ru;

Федотов А.М., зам. директора, д.ф.-м.н., чл.-к. РАН, тел. 30-73-51, е-mail: fedotov@ict.nsc.ru;

Никульцев В.С., зав. лаб., к.т.н., тел. 30-81-67, e-mail: nik@ict.nsc.ru;

Жижимов О.Л., зав. сект. ОИГГМ СО РАН, к.ф.-м.н., тел. 33-20-05, e-mail: zhizhim@uiggm.nsc.ru;

Мазов Н.А., зав. инф. библиотечным центром ОИГГМ СО РАН, к.т.н., тел. 33-22-16, e-mail: mazov@uiggm.nsc.ru.

Аннотация Завершены работы по созданию телекоммуникационной среды Верхней зоны Академгородка, объединяющей медицинские и социальные учрежде ния ННЦ СО РАН, Центральный ботанический сад СО РАН. Сеть предос тавляет абонентам полный спектр телекоммуникационных услуг от теле фонии до системы передачи данных и является пилотной разработкой для создания корпоративной телекоммуникационной системы ННЦ СО РАН.

Важнейшие публикации Проблемы интеграции научно 1. Шокин Ю.И., Федотов А.М.

образовательной сети Сибирского Федерального округа // Информаци онные технологии в высшем образовании. Международный научно практический журнал. – Казахстан, Алматы, КазНУ им. аль-Фараби. – 2004. – Т. 1. – № 1. – С. 33-37.

Построение адаптивных и согласованных с магнитными полями разностных сеток для задач теории плазмы Авторы научного результата:

Лисейкин В.Д., в.н.с., д.ф.-м.н., тел. 30-73-73, e-mail: lvd@ict.nsc.ru;

Китаева И.А., НГУ, аспирант, e-mail: kit@gorodok.net;

Glasser A.H., профессор, Лос–Аламосская национальная лаборатория, США, e-mail: ahg@lanl.gov;

Lukin V.S., аспирант, Лос–Аламосская национальная лаборатория, США, e-mail: vlukin@lanl.gov.

Аннотация Разработаны эффективные методы формулировок управляющих функций для построения разностных сеток, согласованных с векторными полями и с ячейками, сгущающимися в зонах больших значений искомых функций.

Необходимые свойства разностных сеток реализуются с помощью задания мониторной метрики в сеточных уравнениях Бельтрами. Получены про стые формулы мониторных метрик, обеспечивающих построение адаптив ных, согласованных с векторными полями и сбалансированных разност ных сеток. На рис. I.2–I.3 показаны примеры использования теоретических результатов при построении сеток для задач расчета характеристик плаз мы, удерживаемой магнитным полем.

Сравнение с мировым уровнем Уровень достигнутых результатов соответствует мировому.

Рис. I.2. Интегральные линии магнитного поля (слева) и весовая функция, вычисленная по погрешности решения (справа).

Рис. I.3. Разностная сетка, согласованная с магнитным полем и адаптирующаяся к погрешности решения (слева) и погрешность согласованности (справа).

Важнейшие публикации 1. Liseikin V.D. A Computational differential geometry approach to grid gener ation. – Berlin: Springer. – 2004.

2. Лисейкин В.Д. Об универсальном эллиптическом методе построения адаптивных разностных сеток // Вычислительная математика и матема тическая физика. – 2004. – Т. 44. – № 12. – С. 2179–2205.

3. Glasser A.H., Liseikin V.D., Kitaeva I.A. Specification of monitor metrics for generating vector field-aligned numerical grids // Прикладная геометрия, построение расчетных сеток и высокопроизводительные вычисления. – 2004. – Т. 2. – С. 29–40.

Система автоматического проектирования форм лопастей гидротурбины Авторы научного результата:

Черный С.Г., с.н.с., к.ф.-м.н., тел. 30-73-73, e-mail: cher@ict.nsc.ru;

Чирков Д.В. м.н.с., тел. 30-73-73, e-mail: dchirkov@ngs.ru;

Скороспелов В.А., с.н.с., к.ф.-м.н., ИМ им. С.Л.Соболева СО РАН;

Комар И.Ф., магистрант, НГУ.

Аннотация Разработана система автоматической оптимизации форм лопастей гидро турбины. Система основана на последовательности решений прямых задач о пространственном течении воды в рабочем колесе турбины с различны ми лопастями и выборе наиболее оптимальной формы относительно за данного критерия качества. Расчеты течения жидкости проводятся в при ближении трехмерных уравнений Эйлера несжимаемой жидкости с помо щью эффективного численного метода. Для описания поверхности про точной части колеса используется оригинальная система геометрического моделирования, базирующаяся на современных методах сплайн интерполяции. Набор построенных целевых функционалов оптимизацион ной задачи позволяет находить широкий спектр форм лопастей, удовле творяющих заданным свойствам. Разработанная система позволяет, в част ности, строить лопастную решетку рабочего колеса гидротурбины (рис.

I.4), обеспечивающую отсутствие кавитации на поверхностях лопастей.

Сравнение с мировым уровнем Уровень достигнутых результатов соответствует мировому.

Рис. I.4. Лопастная система рабочего колеса гидротурбины и вихревой жгут.

Важнейшие публикации 1. Cherny S.G., Sharov S.V., Skorospelov V.A., Turuk P.A. Methods for three dimensional flows computation in hydraulic turbines // Rus. J. Numer. Anal.

Math. Modelling. – 2003. – V. 18. – N. 2. – P. 87–104.

2. Чирков Д.В., Черный С.Г. Неявный метод численного моделирования пространственных течений вязкого газа // Вычислительные технологии.

– 2003. – Т. 8. – № 1. – С. 66–83.

3. Skorospelov V.A., Turuk P.A., Aulchenko S.M., Latypov A.F, Nikulichev Yu.V., Lapin V.N., Chirkov D.V. and Cherny S.G. Solution of the 3D optimi zation problem of the aerogasdynamic shape of turbine components // Proc.

of XII Int. conf. on the methods of aerophysical research. – Novosibirsk. – 2004. – Pt 2. – P. 172–177.

Рубрикатор информационных ресурсов Сибирского отделения РАН Авторы научного результата:

Федотов А.М., зам. директора, д.ф.-м.н., чл.-к. РАН, тел. 30-73-51, e-mail: fedotov@ict.nsc.ru;

Барахнин В.Б., с.н.с, к.ф.-м.н., тел. 33-19-40, e-mail: bar@ict.nsc.ru;

Клименко О.А., с.н.с, к.ф.-м.н., тел. 33-35-21, e-mail: klimenko@ict.nsc.ru;

Ковалев С.П., н.с, к.ф.-м.н., тел. 33-35-21, e-mail: kovalyov@nsc.ru;

Молородов Ю.И., с.н.с, к.ф.-м.н. тел. 33-35-21, e-mail: yumo@ict.nsc.ru;

Жижимов О.Л., зав. сект. ОИГГМ СО РАН, к.ф.-м.н., тел. 33-20-05, e-mail: zhizhim@uiggm.nsc.ru;

Мазов Н.А., зав. инф. библиотечным центром ОИГГМ СО РАН, к.т.н., тел. 33-22-16, e-mail: mazov@uiggm.nsc.ru.

Аннотация На основе использования международных стандартов взаимодействия от крытых систем (OSI) разработана система представления и классификации информационных ресурсов Сибирского отделения РАН “Рубрикатор ин формационных ресурсов”. Рубрикатор предназначен для однозначной сис тематизации и классификации каталогизируемых информационных ресур сов и документов Отделения в соответствии с единой международной схе мой метаданных Dublin Core, расширенной дополнительными полями дан ных и кодами классификаций. Расширения необходимы для согласования системы с классификаторами ГРНТИ и УДК. Дополнительные поля опре деляются содержанием коллекций ресурсов и вносятся создателями ин формационных ресурсов при каталогизации. Заполнение этих полей явля ется обязательным при представлении любого каталогизируемого инфор мационного ресурса. Единый каталог информационных ресурсов имеет также фиксированные и дополнительные классификаторы, связанные с ис торией и научными достижениями СО РАН. Созданная система является основой для функционирования интегрированной распределенной инфор мационной системы отделения, включающей Виртуальный музей СО РАН.

Важнейшие публикации 1. Шокин Ю.И., Федотов А.М. Проблемы интеграции научно образовательной сети Сибирского Федерального округа // Информаци онные технологии в высшем образовании. Международный научно практический журнал. – Казахстан, Алматы, КазНУ им. аль-Фараби. – 2004. – Т. 1. – № 1. – С. 33-37.

2. Федотов А.М., Молородов Ю.И. Методология создания Виртуального музея науки и техники СО РАН // Вычисл. технологии. 2004. T. 9 (со вместный выпуск). Вестн. КазНУ им. аль-Фараби. Серия: Математика, механика, информатика. 2004. № 3 (42). – Ч. IV. – С. 131–140.

3. Шокин Ю.И., Федотов А.М., Клименко О.А., Леонова Ю.В. Содержа тельное наполнение справочно-информационной системы научного со общества // Вычисл. технологии. 2004. T. 9 (совместный выпуск).

Вестн. КазНУ им. аль-Фараби. Серия: Математика, механика, инфор матика. 2004. № 3 (42). – Ч. IV. – С. 346–350.

4. Барахнин В.Б., Федотов A.M. Принципы структурирования сайтов ин формационной системы научного сообщества (на примере сайта Совета научной молодежи СО РАН) // Вычисл. технологии. 2004. T. 9 (совме стный выпуск). Вестн. КазНУ им. аль-Фараби. Серия: Математика, ме ханика, информатика. 2004. № 3 (42). – Ч. I. – С. 254–259.

Внутренние волны, генерируемые турбулентными cледами в устойчиво стратифицированной среде Авторы научного результата:

Черных Г.Г., г.н.с., д.ф.-м.н., тел. 30-85-70, e-mail: chernykh@ict.nsc.ru;

Воропаева О.Ф., с.н.с., к.ф.-м.н., тел. 30-85-70, e-mail: vorop@ ict.nsc.ru;

Мошкин Н.П., с.н.с., к.ф.-м.н., тел. 30-85-70, e-mail: moshkin@ict.nsc.ru.

Аннотация Построены численные модели внутренних волн, генерируемых турбулент ными следами за телами, движущимися в устойчиво стратифицированной среде. Модели основаны на трехмерной параболизованной системе осред ненных уравнений движения, несжимаемости и неразрывности в прибли жении Обербека-Буссинеска. Замыкание осуществляется с использовани ем иерархии современных полуэмпирических моделей турбулентности второго порядка. Конечно-разностные аппроксимации строятся с примене нием методов расщепления по физическим процессам и пространственным переменным. Осуществлено детальное тестирование численных моделей.

Выполнено сопоставление параметров внутренних волн, генерируемых турбулентными следами за буксируемыми и самодвижущимися телами.

Показано, что турбулентный след за буксируемым телом генерирует волны существенно большей амплитуды, чем в случае самодвижущегося тела (рис. I.5). Дана физическая интерпретация полученного результата.

Рис. I.5. Линии равной плотности, иллюстрирующие динамику внут ренних волн в пикноклине. Кривые 1-8 соответствуют моментам вре мени t/T=1, 2,…, 8 (T – период Вяйсяля-Брента;

сплошные линии – самодвижущееся тело, штриховые – буксируемое тело).

Сравнение с мировым уровнем Уровень достигнутых результатов соответствует мировому.

Важнейшие публикации 1. Chernykh G.G., Voropayeva O.F. Numerical modeling of momentumless turbulent wake dynamics in a linearly stratified medium // Computers and Fluids. – 1999. – V. 28. – P. 281–306.

2. Воропаева О.Ф., Мошкин Н.П., Черных Г.Г. Внутренние волны, генери руемые турбулентными следами за буксируемым и самодвижущимся телами в линейно стратифицированной среде // Математическое моде лирование. – 2000. – Т. 12. – № 10. – С. 77–94.

3. Chernykh G.G., Moshkin N.P., Voropayeva O.F. Internal waves, generated by turbulent wakes behind towed and self-propelled bodies in a stably strati fied medium // Rus. J. Numer. Anal. Math. Modelling. – 2004. – V. 19. – N 1. – P. 1–16.

4. Воропаева О.Ф., Мошкин Н.П., Черных Г.Г. Внутренние волны, генери руемые турбулентными следами в устойчиво стратифицированной сре де // ДАН. – 2003. – Т. 392. – № 2. – С. 190–194.

Численное и экспериментальное исследование областей применимости гидродинамических моделей поверхностных волн, порожденных оползнями в прибрежных акваториях Авторы научного результата:

Шокин Ю.И., директор, академик, тел. 30-61-50,e-mail: dir@ict.nsc.ru;

Чубаров Л.Б., г.н.с., д.ф.-м.н,тел. 33-18-82, e-mail: chubarov@ict.nsc.ru;

Хакимзянов Г.С., в.н.с., д.ф.-м.н., тел. 30-86-56, e-mail: khak@ict.nsc.ru;

Федотова З.И., с.н.с., к.ф.-м.н., тел. 34-91-21, e-mail: zf@ict.nsc.ru;

Майоров Ю.Б., с.н.с., к.т.н., 26 ЦНИИ МО РФ, тел. +7(812)251-7480, e-mail: wmaximov@mail.ru;

Максимов В.В., проф., БГТУ “ВОЕНМЕХ” им. Д.Ф.Устинова, тел. +7(812)251-7480, e-mail: wmaximov@mail.ru;

Нуднер И.С., в.н.с., д.т.н., 26 ЦНИИ МО РФ, тел. +7(812)251-7480, e-mail: wmaximov@mail.ru;

Елецкий С.В., студент, НГУ, тел. 30-23-51, e-mail: zf@ict.nsc.ru.

Аннотация Выполнено численное и экспериментальное исследование процессов генерации и трансформации поверхностных волн, порожденных модельными подводными оползнями в прибрежной акватории. Проведено сравнение результатов, полученных с помощью гидродинамических моделей различного порядка аппроксимации и различных моделей движения оползня. Определены характерные особенности волновой динамики: типы волн, распространяющихся в сторону берега и мористую зону акватории, эффекты, обусловленные остановкой оползня и отражением от берега, зависимость волнового поля от конфигурации берегового склона. Результаты исследований показали возможность использования приближенных математических моделей для описания начальной стадии генерации поверхностных волн оползневым механизмом и указали на принципиальную важность учета вертикальных процессов, которые по существу определяют структуру волнового поля в акваториях конечной глубины (рис. I.6, I.7).

Рис. I.6. Линии тока. Рис. I.7. Динамика оползня (слева) и порож Начальный (сверху) и денного им волнового поля на поверхности заключительный (снизу) акватории (справа) в предположении слабого этапы процесса. (сверху) и сильного (снизу) трения между оползневой средой и береговым склоном для угла его наклона равного = 15o.

Сравнение с мировым уровнем Уровень достигнутых результатов соответствует мировому.

Важнейшие публикации 1. Chubarov L.B., Fedotova Z.I. Numerical simulation of the long-wave runup on a coast // Rus. J. of Numer. Anal. and Math. Modelling. – 2003. – V. 18.

– N. 2. – P. 135–158.

2. Елецкий С.В., Майоров Ю.Б., Максимов В.В., Нуднер И.С., Федото ва З.И., Хажоян М.Г., Хакимзянов Г.С.,Чубаров Л.Б. Моделирование генерации поверхностных волн перемещением фрагмента дна по бере говому склону // Вычислительные технологии. – 2004. – Т. 9. – Ч. II. – С. 194–206.

3. Чубаров Л.Б., Федотова З.И., Елецкий С.В. Численное моделирование генерации волн движением оползня // Труды Международной конфе ренции по вычислительной математике (МКВМ–2004). – Ч. II. – C. 753– 758.

Математическое моделирование загрязнения поверхности Земли ракетным топливом при падении отделяющихся частей ракет-носителей Авторы научного результата:

Шокин Ю.И., директор, д.ф.-м.н., академик, тел. 30-61-50, e-mail:

shokin@ict.nsc.ru;

Ривин Г.С., г.н.с., д.ф.-м.н., тел. 32-42-57, е-mail: rivin@ict.nsc.ru;

Климова Е.Г., с.н.с., к.ф.-м.н., тел. 32-42-57, е-mail: klimova@ict.nsc.ru;

Мороков Ю.Н., с.н.с., к.ф.-м.н., тел. 30-97-72, е-mail: quant@ict.nsc.ru;

Дубровская О.А., вед. инж., тел. 32-42-57, е-mail: olga@ict.nsc.ru.

Аннотация Разработана и адаптирована к реальным физико-географическим условиям математическая модель для расчетов загрязнения поверхности Земли ракетным топливом, вытекающим из баков отделяющихся частей ракет носителей. Модель учитывает реальные метеорологические данные о давлении, влажности, температуре и компонентах скорости ветра, а также рассеивание капель из-за атмосферной турбулентной диффузии и влияние атмосферной влажности на процессы испарения капель. По реальным данным Гидрометеоцентра России для 90 пусков ракет проведены расчеты зон загрязнения ракетным топливом поверхности Земли в районах падения вторых ступеней ракет-носителей “Протон” на территории республики Алтай (рис. I.8).

Сравнение с мировым уровнем Уровень достигнутых результатов соответствует мировому.

Важнейшие публикации 1. Мороков Ю.Н., Климова Е.Г., Ривин Г.С., Бородулин А.И., Десятков Б.М., Сарманаев С.Р., Зыков С.В. Моделирование загрязнения поверх ности земли ракетным топливом // Оптика атмосферы и океана. – 2004.

– Т. 17. – № 9. – С. 769-773.

2. Morokov Yu.N, Rivin G.S., Klimova E.G., Borodulin A.I., Detsyatkov B.M., Sarmanaev S.R, Zykov S.V. Modeling of pollution of the ground surface with drops of rocket fuel // Journal of Aerosol Science, Abstracts of the Eu ropean Aerosol Conference, Budapest, Hungary (EAC 2004). – 2004. – P.

S951-S952.

3. Morokov Yu.N, Rivin G.S., Klimova E.G., Borodulin A.I., Detsyatkov B.M., Sarmanaev S.R., and Zykov S.V. Modeling of pollution of the ground sur face with drops of rocket fuel // 23 Conference of the American Association for Aerosol Research, Atlanta, USA. Book of Abstracts. – 2004. – P. 185.

На рис. I.8 представлены изолинии поверхностной плотности суммарного выпадения ракетного топлива по всем проведенным пускам ракет-носителей “Протон” с космодрома Байконур для расчетного района 326. Каждая градация цвета на рисунке соответствует убыванию плотности в 2 раза. В подписи к рисунку указаны: район падения, дата пуска, учет влажности (1), максимальная плотность, нормированная на единицу полного выброшенного топлива, и доля (в процентах) топлива достигшего Земли в виде капель.

Алгоритмы вихрей-в-ячейках для численного моделирования двумерных течений сжимаемых газов Автор научного результата:

Григорьев Ю.Н., г.н.с., д.ф.-м.н., тел. 30-87-45, e-mail: grigor@ict.nsc.ru.

Аннотация На основе общего подхода к построению смешанных эйлеро-лагранжевых алгоритмов типа частиц-в-ячейках разработаны новые схемы вихрей-в ячейках для расчета плоских завихренных течений сжимаемого газа, в том числе с учетом релаксационных процессов. Предложенные алгоритмы, в которых отсутствует схемная вязкость, могут быть эффективно использо ваны для численного моделирования относительно слабых, но физически важных диссипативных процессов, неразрешимых на основе конечно разностных методов, например, потеря устойчивости в неоднородном газе или подавление пульсационной активности химической реакцией или ре лаксационным процессом.

Сравнение с мировым уровнем Уровень достигнутых результатов соответствует мировому.

Важнейшие публикации 1. Григорьев Ю.Н. Метод вихрей-в-ячейках для плоских сжимаемых тече ний // Вычислительные технологии. – 2004. – Т. 9. – № 5. – С. 41–53.

2. Григорьев Ю.Н., Вшивков В.А. Численные методы “частицы-в-ячейках”.

– Новосибирск: Сибирская издательская фирма РАН. – 2000. – 183 с.

II. РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ, ПОЛУЧЕННЫЕ СОТРУДНИКАМИ ИВТ СО РАН В РАМКАХ ВЫПОЛНЕНИЯ ПЛАНОВЫХ ЗАДАНИЙ ПО ПРИОРИТЕТНЫМ НАПРАВЛЕНИЯМ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАН Тема: “Информационно-вычислительные технологии в задачах под держки принятия решений”.

№ гос. регистрации 0120.0408295.

Научный руководитель: академик Ю.И. Шокин.

Разработаны высокоэффективные численные подходы моделирования пространственных течений жидкости и газа для решения задач, связанных с проектированием перспективных аэрогидродинамических установок. Эти подходы включают в себя методы геометрического моделирования иссле дуемых объектов, а также численного моделирования динамического взаимодействия ротора, статора и нестационарной прецессии вихревого жгута в отсасывающей трубе турбомашин. Исследована проблема описа ния нестационарных пространственных турбулентных течений в прибли жении модели больших турбулентных структур (рис. II.1).

Разработана система автоматической оптимизации форм аэрогидро динамических установок, основанная на последовательности численного решения прямых задач о пространственных течениях жидкости в них. Для описания геометрически сложных проточных частей установок использу ется оригинальная система геометрического моделирования, базирующая ся на современных методах сплайн-интерполяции.

Построена квази-одномерная модель процесса образования трещины в породе под действием вкачиваемой в нее жидкости с переменной вязко стью (рис. II.2). Предложен абсолютно устойчивый численный метод ре шения уравнений модели. Проведено исследование механизмов влияния вязкости неньютоновской несжимаемой жидкости, закачиваемой в трещи ну породы, а также влияние упругих и фильтрационных свойств этой по роды на изменение ширины трещины как в пространстве, так и во времени (к.ф.-м.н. С.Г. Черный, к.ф.-м.н. С.В. Шаров, к.ф.-м.н. Д.В. Чирков, м.н.с.

В.Н. Лапин).

С применением математической модели третьего порядка (Онуфри ев А.Т., 1994 г.), включающей в себя в качестве одного из уравнений клас сическое уравнение Кармана-Ховарта, построена численная модель выро ждения изотропной турбулентности. Результаты расчетов динамики трой ных корреляций продольной компоненты скорости удовлетворительно со гласуются с экспериментальными данными ИГиЛ СО РАН (д.ф.-м.н.

Г.Г. Черных, к.ф.-м.н. Н.П. Мошкин).

Рис. II.1. Линии тока за рабочим колесом и в отсасывающей трубе гидротурбины.

Рис. II.2. Схема гидравлического трещинообразования.

Для численного решения нестационарных уравнений физики плазмы в двухтемпературном приближении предложена безусловно устойчивая и монотонная разностная схема второго порядка аппроксимации типа пре диктор-корректор. Проведены численные расчеты динамики и нагрева плазмы в гофрированном магнитном поле в одиночной магнитной ячейке и в многопробочной системе, подобной экспериментальной установке ГОЛ в ИЯФ СО РАН. Получены характеристики аномального нагрева плазмы, подтвердившие аналогичный эффект, полученный в эксперименте на ус тановке ГОЛ3 как для одиночной ячейки, так и для пробкотрона, содер жащего 15 ячеек (д.ф.-м.н. В.М. Ковеня).

Построена неявная консервативная конечно-разностная схема реше ния уравнений гравитационной газовой динамики в произвольной системе криволинейных координат. Эллиптическое уравнение для гравитационного потенциала решается многосеточным методом. В качестве базового итера ционного процесса используется предобусловленный метод Ричардсона с ускорением сходимости по методу наименьших квадратов. Проведены предварительные расчеты эволюции вращающегося сферического облака под воздействием самогравитации (рис. II.3) (к.ф.-м.н. В.Б. Карамышев).

Рис. II.3. Пространственные траектории частиц и траектории в экваториальной плоскости.

На основе общего подхода к построению смешанных эйлеро лагранжевых алгоритмов типа частиц-в-ячейках предложены новые схемы вихрей-в-ячейках для расчета плоских завихренных течений сжимаемого газа, в том числе с учетом релаксационных процессов. Предложенные ал горитмы, в которых отсутствует схемная вязкость, могут быть эффективно использованы для численного моделирования относительно слабых, но физически важных диссипативных процессов, неразрешимых на основе конечно-разностных методов, например, потеря устойчивости в неодно родном газе, подавление пульсационной активности химической реакцией или релаксационным процессом (д.ф.-м.н. Ю.Н. Григорьев).

Исследовано влияние колебательной релаксации на нелинейную эво люцию крупной вихревой структуры в сдвиговом потоке сильно неравно весного двухатомного газа. Расчеты выполнены на основе системы урав нений двухтемпературной газодинамики вязкого теплопроводного газа.

Кинетика колебательных уровней молекул газа описывалась уравнением Ландау-Теллера. Вклад релаксации вращательных уровней учитывался ко эффициентом объемной вязкости в тензоре напряжений. Диапазон измене ния степени возбуждения, времени релаксации колебательной моды и ве личины объемной вязкости соответствовал их реальным значениям для азота, кислорода и окиси углерода. Показано, что на фоне только релакса ционного процесса в отсутствие вязкой диссипации затухание кинетиче ской энергии возмущений и рейнольдсовых напряжений возрастает до 10 % по сравнению со случаем термического равновесия. Результаты чис ленного моделирования позволяют сделать вывод о заметном демпфи рующем влиянии неравновесности колебательной моды молекул на дина мику возмущений при уровнях возбуждения, получаемых лазерной накач кой (д.ф.-м.н. Ю.Н. Григорьев).

Исследовано влияние электроотрицательности кислорода на основные характеристики процесса травления кремниевых образцов в многокомпо нентной смеси молекулярных газов CF4/O2. Расчеты выполнены на основе математической модели неизотермического реактора, включающей расши ренную кинетику электронных реакций. Движение газовой смеси описы валось уравнениями многокомпонентной гидродинамики с учетом конвек тивно-диффузионного переноса тепла, отдельных компонент смеси и теп ловыделения в объеме реактора и на поверхностях. Учитывалось излуче ние исходных многоатомных газов и продуктов реакций, имеющих интен сивные линии в инфракрасной области спектра. Рассматривалась расши ренная кинетика гетерогенных реакций. Показано, что снижение элек тронной плотности при увеличении O2 в CF4/O2 понижает расчетную кон центрацию фтора и может вызвать значительное снижение скорости трав ления. Анализ расчетов кривой гистерезиса на графике зависимости скоро сти травления от концентрации фтора показал необходимость моделирова ния плазменной кинетики ВЧ-разряда (д.ф.-м.н. Ю.Н. Григорьев, к.ф.-м.н.

А.Г. Горобчук).

Разработаны эффективные методы формулировок управляющих функций для построения разностных сеток, согласованных с векторными полями и с ячейками, сгущающимися в зонах больших значений искомых функций. Необходимые свойства разностных сеток реализуются с помо щью задания мониторной метрики в сеточных уравнениях Бельтрами. Ав торами получены простые формулы мониторных метрик, обеспечивающих построение адаптивных, согласованных с векторными полями и сбаланси рованных разностных сеток. На рис. II.4 показаны примеры использования теоретических результатов при построении сеток для задач расчета харак теристик плазмы, удерживаемой магнитным полем (д.ф.-м.н. В.Д. Лисей кин, асп. И.А. Китаева).

Разработана и проверена на практике технология расчета на структу рированных четырехугольных сетках с произвольным числом индексно прямоугольных вырезов. Исследована возможность построения структу рированной сетки с четырехугольными ячейками, координатные линии ко торой ориентированы вдоль заданных направлений. В частном случае, ко гда поле направлений определяется линиями уровня аналитически задан ной функции, путем численных экспериментов подобраны граничные ус ловия и входящие в мониторный тензор коэффициенты, позволяющие по лучать наименьшее отклонение сеточных линий от заданных направлений.

На рис. II.5 (слева) показано заданное изолиниями поле направлений, на рис. II.5 (в центре) – построенная сетка, справа – изолинии отклонения в градусах одной из сеточных линий от заданного направления (в затенен ной области отклонение координатных линий обоих семейств превышает 10 градусов).

Рис. II.4. Интегральные линии модельного векторного поля (слева) и разностная сетка, согласованная с полем (справа).

Рис. II.5.

При построении и использовании в расчетах неструктурированных треугольных сеток путем изменения нумерации узлов, ребер и треугольни ков удалось в 2–3 раза сократить вычислительные затраты. С помощью программы реализован метод конечных объемов на четырехугольных и треугольных сетках для решения уравнений Максвелла в плоском и осе симметричном случае. Метод показал практическую скорость сходимости второго порядка, даже для сред с разрывным коэффициентом диэлектриче ской проницаемости и для сильно неравномерной сетки. На рис. II.6. пока заны две из последовательностей, применявшихся в расчетах измельчаю щихся сеток для области с вырезом, а также полученные в расчете изоли нии компоненты электрического поля в плоской TM волне (к.ф.-м.н.

А.С. Лебедев).

Рис. II.6.

Задача о равновесии упругой оболочки с закреплением по краям под воздействием сосредоточенных сил, вызванных реакциями опор, сформу лирована как дифференциальная многоточечная краевая задача (сокра щенно ДМКЗ). На основе ДМКЗ разработан оригинальный метод решения задачи изогеометрической сплайн-интерполяции в двумерном случае. Ме тод является развитием подхода к решению одномерной задачи интерпо ляции. Разработаны алгоритмы типа расщепления для построения много мерных оптимизирующих сплайнов на основе ДМКЗ. Изучена возмож ность их распараллеливания. Разработаны алгоритмы автоматического вы бора параметров натяжения сплайна с целью оптимизации формы полу чаемой поверхности, исходя из сохранения таких свойств исходных дан ных, как положительность, монотонность, выпуклость, наличие плоских участков поверхности. Алгоритмы основываются на технике В-сплайнов с натяжением. Продолжена работа над пакетом программ по многомерной сплайн-интерполяции с ограничениями. Эффективность предложенных методов продемонстрирована на ряде содержательных примеров, относя щихся к обработке топографических данных, САПР и машинной графике (рис. II.7, II.8) (д.ф.-м.н. Б.И. Квасов).

Рис. II.7. Исходные топографические данные.

Рис. II.8. Бигармоническая поверхность.

Исследованы методы оптимального оценивания состояния атмосферы по данным натурных наблюдений на основе фильтров Калмана. Проведено исследование методики усвоения данных измерений в задаче переноса и диффузии пассивной примеси.

Проведены методические численные эксперименты с полулагранже вой моделью переноса и диффузии пассивной примеси для Северного по лушария на примере атмосферного газа метана с использованием фактиче ских данных о скорости ветра (рис. II.9, II.10). Показана эффективность предложенной методики (к.ф.-м.н. Е.Г. Климова, аспирант Н.В. Киланова).

Разработана методика усвоения данных поверхностной температуры в модели циркуляции Японского моря на основе динамико-стохастического подхода. Используемая модель циркуляции является одной из версий мо дели ИВМиМГ СО РАН, использующей z-уровневую систему координат.

Проведены численные эксперименты по усвоению реальных данных. Ис пользуемые данные предоставлены Японским метеорологическим агенст вом (JMA) и получены в результате обработки спутниковых и других на блюдений в рамках программы NEARGOOSE. Усвоение данных произво дится на основе цикла прогноз-анализ с суточным интервалом на период до 10 лет. Схема анализа основана на методе трехмерной оптимальной ин терполяции. Рассматриваются различные варианты моделирования кова риаций ошибок прогноза. Получаемая картина течений и распределение температуры и солёности сравнивается с имеющимися данными буйковых станций и дрифтеров, запускаемых по программе ARGO. Показано, что предлагаемая методика позволила получить более адекватное описание циркуляции в Японском море (к.ф.-м.н. Е.Г. Климова, Г.А. Платов (ИВ МиМГ СО РАН)).

Рис. II.9. Моделирование спутниковых данных распределения концентрации метана.

Рис. II.10. Ковариация ошибок прогноза метана для средней точки области (прогноз на 12 часов).

Подготовлен и опубликован обзор современных вычислительных тех нологий в задачах прогноза погоды и климата. Для подготовки версии мо дели атмосферы HRM на РС Pentium 4 (процессор 3,06 GHz с технологией супернитей, позволяющей распараллеливать работу на одном РС) установ лены две операционные системы Microsoft Windows XP Professional и Li nux. Сравнение вариантов Linux, полученных с помощью дистрибутивов Red Hat 9.0 и Mandrake 9.2, показало преимущество применения варианта, полученного с помощью Mandrake 9.2, главным образом, за счет возмож ности автоматического подсоединения файловой системы NTFS, исполь зуемой в операционной системе Windows. Это позволяет обмениваться данными между операционными системами Windows и Linux, установлен ных на одной РС. Используя новые Intel(R) C и Fortran компиляторы вер сии 8 для операционной системы Linux, проведено распараллеливание программ на РС Pentium 4 с помощью системы параллельного программи рования Open MP. Методические расчеты показали уменьшение процес сорного времени примерно на 10-20% за счет применения Open MP.

Разработана физическая модель падения в атмосфере ансамбля испа ряющихся капель ракетного топлива, вытекающего из баков ракетной сту пени. Модель учитывает реальные метеорологические условия (давление, влажность, температура и компоненты скорости ветра), рассеивание капель из-за атмосферной турбулентной диффузии и влияние атмосферной влаж ности на процессы их испарения (рис. II.11, II.12).

Рис. II.11. Траектории падения капель жидкого ракетного топлива с на чальным радиусом 3 мм, выбрасываемых из бака падающей ступени через каждые 5 секунд, начиная с высоты 30 км. Для каждой капли изображены соответствующие им гауссовы распределения поверхностной плотности топлива, достигшего Земли в капельном виде.

Рис. II.12. Распределение поверхностной плотности топлива, достигшего Земли, рассчитанное с учетом атмосферной влажности. Каждая градация цвета соответствует изменению плотности в четыре раза.

По реальным данным Гидрометцентра России для 90 пусков ракет проведены расчеты зон загрязнения поверхности Земли ракетным топли вом при падении отделяющихся частей ракет-носителей (рис. II.13) (к.ф.-м.н. Ю.Н. Мороков, к.ф.-м.н. Е.Г. Климова, д.ф.-м.н. Г.С. Ривин, О.А. Дубровская).

Разработана математическая модель горения совокупности топлив ных гранул сферической формы (пористые заряды), учитывающая воз можность передачи тепла по каркасу гранул при их обтекании высокотем пературными продуктами воспламенителя. На ее основе проведено моде лирование процесса воспламенения и горения в газогенераторе, позволив шее выяснить существование различных режимов зажигания и горения та ких зарядов (устойчивое горение, потухание, пульсирующее горение), а также влияние теплофизических характеристик топливных гранул на су ществование этих режимов.

Рис. II.13. Изолинии плотности осаждения для осеннего пуска (26.09.96), рассчитанные с учетом влажности.

На рис. II.14 приведено влияние пористости заряда 0 (доля пустот в заряде) на динамику его воспламенения. Видно, что при малых значениях 0 воспламенение становится невозможным (д.т.н. А.Д. Рычков, к.ф.-м.н.

Н.Ю. Шокина).

Проведено моделирование про цесса взаимодействия струи низкотемпературной плазмы для различных химически активных плазмообразующих сред с пла стиной унитарного твердого то плива в осесимметричной по становке. В качестве модели за жигания использовалась модель Зельдовича-Новожилова. Пока зано существенное влияние про Рис. II.14. Влияние пористости заря- текания химических реакций в да. При 0 = 0.18 разложилось менее струе на динамику процесса за заряда, в остальных случаях раз- жигания пластины, что позволя ложение было полным. ет предположить возможность управления режимом воспламенения таких топлив путем подбора соответ ствующих составов плазмообразующей среды.

Рис.15. Картина воспламенения Рис.16. Картина воспламенения при t=5мс при t=10мс На рис. II.15, II.16 для двух моментов времени приведены распределения температуры Ts [K] и тепловых потоков Qs [дж/(м 2 с)] в твердую фазу на поверхности пластины пороха Н для метана (кривые 1), паров воды (кри вые 2) и для азота (кривые 3). Величина критического теплового потока, выше которого происходит газификация пороха без его воспламенения, для условий расчета Qs = 2.6 10 [дж/(м 2 с)]. Можно видеть, что область, * где Qs Qs, т.е. область газификации, всегда предшествует области вос * пламенения. Более быстрое развитие процесса воспламенения, когда плаз мообразующим веществом является метан, обусловлено с дополнительным тепловыделением, связанным с горением метана. Медленное воспламене ние в случае азота объясняется «затянутой» динамикой процесса истечения струи из камеры (д.т.н. А.Д. Рычков).

Показано, что численный алгоритм, основанный на системе нелиней но-дисперсионных уравнений гидродинамики, приводимых в случае ров ного дна к аналогам инвариантов Римана, обеспечивает высокую точность поглощающих граничных условий (к.ф.-м.н. З.И. Федотова).

Разработана методика расчета воздействия потока жидкости на под водные сооружения сложной формы, закрепленные на дне. Методика ос нована на использованиии конечно-разностных алгоритмов на криволи нейных подвижных сетках для расчета течений жидкости со свободной границей в рамках модели плоскопараллельных потенциальных течений.

Создана программа и проведены вычислительные эксперименты для со оружений модельной формы. Проведено сравнение полученных результа тов с экспериментальными данными, подтвердившее гипотезу о принци пиальной важности учета при моделировании вертикальных перемещений жидкости. Разработанная методика имеет прикладное значение в проблеме защиты подводных сооружений от воздействия катастрофических поверх ностных волн и высокоскоростных морских течений. Накопленные резуль таты многопараметрических расчетов могут быть использованы при апро бации алгоритмов обработки данных и методов распознавания “критиче ских” ситуаций (рис. II.17–II.19) (асп. М.Г. Хажоян, д.ф.-м.н.

Г.С. Хакимзянов).

Предложен новый подход к построению конечно-разностных схем второго порядка аппроксимации, сохраняющих монотонность решения. В отличие от идеологии построения TVD-схем второго порядка аппроксима ции, в основе которой лежит идея переключения в зонах возникновения осцилляций численного решения на схемы первого порядка аппроксима ции за счет использования специальных ограничителей потока, в новом подходе такое переключение предлагается производить на основе исследо вания дифференциального приближения разностной схемы.

Рис. II.17. Подвижная сетка в задаче о набегании уединенной волны на высокое подводное сооружение.

Рис. II.18. Подвижная сетка в задаче о набегании потока жидкости на подводное сооружение удлиненной формы.

Этот подход к построению монотонных схем второго порядка аппрок симации демонстрируется на явной схеме предиктор-корректор. Регулируя аппроксимационную вязкость этой схемы, удается добиться того, чтобы нелинейная схема с переменной аппроксимационной вязкостью обладала такими дисперсионными свойствами, которые исключают возникновение нефизичных осцилляций численного решения. Это направление работы имеет значение для задач моделирования катастрофических процессов в природной среде и аварийных ситуаций в техносфере, поскольку такие процессы всегда сопровождаются скачкообразными изменениями опреде ляющих параметров.

Рис. II.19. Поле вектора скорости в задаче о набегании потока жидкости на подводное сооружение удлиненной формы.

Предложенный подход позволяет легко и обоснованно строить алго ритмы расчета с высоким разрешением в области разрывов решения (асп.

Ю.В. Сергеева, д.ф.-м.н. Г.С. Хакимзянов).

Разработаны и исследованы численные модели наката волн типа цу нами на берег с изменяющейся геометрией. В рамках нелинейной теории мелкой воды построены алгоритмы двух типов, один из которых реализует известную схему Мак-Кормака, а второй построен на основе схемы Адам са (четвертого порядка точности во внутренних точках). Для аппроксима ции подвижной границы (линии уреза) рассмотрены два алгоритма:

«сквозного счета» и «экстраполяции». Для исследования упомянутых раз ностных схем привлечены точные аналитические решения, что позволило оценить величину погрешности и порядок точности построенных схем.

Показано, что по совокупности свойств метод, основанный на консерва тивной схеме Мак-Кормака, в котором линия уреза трактуется как внут ренняя граница области “вода-суша”, является наименее чувствительным к возможному нарушению гладкости течения и неоднородностям дна (рис.

II.20) (к.ф.-м.н. З.И. Федотова, д.ф.-м.н. Л.Б. Чубаров, С.А Бейзель).

Рис. II.20. Сравнение точного решения (сплошная линия) с численными (схема Адамса 4-го порядка точности, “ромбики” – линейная, “треугольни ки” – нелинейная модели мелкой воды).

Исследованы особенности вычислительных алгоритмов, предназна ченных для воспроизведения характерных разрывных течений, возникаю щих при трансформации подводных оползневых процессов. По результа там тестовых расчетов определен базовый конечно-разностный алгоритм для моделирования нелинейных волн в рамках теории мелкой воды, осно ванный на решении задачи “распада-разрыва”.

Реализован алгоритм первого порядка точности для моделирования движения оползневых течений, рассматриваемых в рамках теории мелкой воды. На основе решения характерной тестовой задачи выполнено сравне ние результатов расчетов с аналитическим решением. Очевидным пре имуществом алгоритма является возможность моделирования свободной поверхности воды и поверхности дна с помощью одной математической модели и численного алгоритма.

На основе решения ряда модельных задач исследована зависимость основных характеристик процесса в зависимости от угла наклона, пара метров трения и соотношения плотностей оползневого материала (рис. II.21) (В.В. Бабайлов, д.ф.-м.н. Л.Б. Чубаров).

Выполнены лабораторные и вычислительные эксперименты, в ходе которых исследовались вопросы возможности использования приближенных математических моделей для описания начальной стадии генерации поверхностных волн оползневым механизмом и важности учета вертикальных процессов.

В гидроволновом лотке 26-го ЦНИИ МО РФ были проведены эксперименты по определению параметров волн, образующихся при движении по откосу погружённого в воду твёрдого тела. Были проведены две группы экспериментов, первая из которых воспроизводила накат волны на берег, а вторая – воздействие волны на вертикальное препятствие.

Расчет движения оползня с учетом различных ха рактеристик подстилаю щей поверхности: уклон дна, коэффициент трения (t=180 sec, L=100 km, l=12.5 km, h=450 m) Рис. II.21.

Математическое моделирование этих волновых режимов выполнялось с помощью иерархии моделей волновой гидродинамики, включающей уравнения теории мелкой воды в приближениях, обеспечивающих учет нелинейных и дисперсионных эффектов, а также полные уравнения волновой гидродинамики идеальной жидкости. Тем самым обеспечивалась возможность разрешения одной из главных задач математического моделирования – определения зон адекватности той или иной математической модели с помощью сравнения с данными лабораторных экспериментов.


В качестве численных алгоритмов для гиперболических уравнений применялись простые, эффективные и экономичные конечно-разностные схемы, построенные на базе схемы Мак-Кормака со специальной подгонкой правой части. Для нелинейно-дисперсионных уравнений применялись схемы второго порядка аппроксимации, содержащие ряд управляющих параметров, позволяющих учитывать или не учитывать нелинейные и дисперсионные эффекты, а для аппроксимации полной гидродинамической модели – схемы на криволинейной сетке, адаптирующейся к геометрии расчетной области.

Физические и численные методы исследования позволили определить наиболее существенные характеристики изучаемого явления – принципиальное отличие волн, направляющихся в сторону берега от волн, распространяющихся в сторону увеличения глубины. Исследована также зависимость характеристик волнового режима от угла наклона прибрежного участка, удаления от зоны генерации волны, наличия или отсутствия защитных сооружений.

Результаты исследования привели к выводу о возможности использования приближенных математических моделей для описания начальной стадии генерации поверхностных волн оползневым механизмом и указали на принципиальную важность учета вертикальных процессов, которые определяют структуру волнового поля (рис. II.22) (к.ф.-м.н.

З.И. Федотова, асп. М.Г. Хажоян, д.ф.-м.н. Г.С. Хакимзянов, д.ф.-м.н.

Л.Б. Чубаров).

Расчеты по нелинейной модели Лабораторный эксперимент.

мелкой воды. Слева – движение Финальная стадия процесса.

оползня, справа – порожденный волновой режим.

Л инии тока после остановки оползня.

Расчетная сетка для моделиро вания по полной гидродинами ческой модели.

Рис. II.22.

Выполнено математическое моделирование многоканальных воло конно-оптических линий связи со встроенными в них 2R оптическими ре генераторами на основе насыщающегося поглотителя. Представлены ре зультаты оптимизации конкретных конфигураций симметричных линий в терминах коэффициента ошибки. Показано, что дальность передачи в сис темах с периодической оптической регенерацией сигналов значительно превышает дальность передачи в алогичных системах без оптических ре генераторов (рис. II.23, II.24) (д.ф.-м.н. М.П. Федорук, О.В. Штырина).

Рис. II.24. Изолинии дальности пе Рис. II.23. Изолинии дальности пе редачи (км) в плоскости парамет редачи (км) в плоскости параметров ров (P 0, D) для конфигурации (P 0,D) для конфигурации PSCF+RDF+PSCF+EDFA.

TL+RTL+TL+EDFA.

Изучен новый нелинейный режим передачи оптических сигналов со скоростью передачи 40 Гбит/c в одном частотном канале на основе опти ческих импульсов с длительностью, составляющей 50% битового интерва ла и скользящей точкой нулевого чирпа. Квазиустойчивый характер рас пространения таких сигналов происходит в режиме большой нормальной дисперсии D и разбалансировки оптического усиления (рис. II.25, II.26) (д.ф.-м.н. М.П. Федорук, Е.Г. Шапиро (ИАиЭ СО РАН)).

Рис. II.25. Зависимость Q-фактора от входной мощности сигнала;

сплошная линия – D=0, штрих-пунктирная линия D= – 0.65 пс/нм/км.

Рис. II.26. Зависимость Q-фактора от номера канала для D = 0, – 0.35, – 0.8 пс/нм/км (снизу вверх).

Выполнено прямое численное моделирование статистики ошибок в волоконно-оптических линиях связи, допускающих значительное (на не сколько битовых интервалов) расплывание оптических импульсов в про цессе распространения вдоль одной периодической секции линии. Опреде лено число ошибок в зависимости от уровня разрешимости для восьми возможных комбинаций битовых триплетов. В расчетах использовалось около 8000 элементарных битовых триплетов. Определены простые анали тические аппроксимации для хвостов плотности распределения вероятно стей нулевых и единичных битов (д.ф.-м.н. М.П. Федорук, Е.Г. Шапиро (ИАиЭ СО РАН)).

Предложен векторный метод конечных элементов для численного ре шения квазистационарных уравнений Максвелла, позволяющий учесть не прерывность тангенциальных компонент электрического поля на границе раздела двух сред с различными показателями относительной диэлектри ческой проницаемости и проводимости (д.ф.-м.н. М.П. Федорук, д.ф.-м.н.

Э.П. Шурина).

Проведено двумерное численное моделирование генерации быстрых электронов и ионов методом частиц для параметров максимально прибли женных, с точки зрения возможностей численного эксперимента, к пара метрам установки “Сокол-П”. Получены энергетические и пространствен ные характеристики генерируемых электронов и ионов при облучении твердотельной фольги интенсивным лазерным импульсом с интенсивно стью I =1018 Вт/см2. Проведен сравнительный анализ этих характеристик для случаев нормального и наклонного падения лазерного импульса на мишень. Изучены механизмы ускорения ионов на тыльной стороне мише ни в зависимости от амплитуды и длительности электромагнитного им пульса. Создана одномерная гибридная модель BVP, позволившая опреде лить характеристики ускоряемых ионов в зависимости от характеристик горячих электронов, общие тенденции которых достаточно хорошо про гнозируются. Эта модель, требующая минимальных численных ресурсов, позволяет оперативно оценивать эффективность выхода быстрых ионов для произвольных параметров мишени и лазера, что необходимо для пла нирования экспериментов (д.ф.-м.н. Г.И. Дудникова, к.ф.-м.н. Т.В. Лисей кина).

На основе численного моделирования методом частиц исследован процесс ускорения ионов в результате взаимодействия мощного лазерного импульса со сверхкритической плазмой. Показано, что в случае импульса круговой поляризации плотные ионные сгустки, движущиеся внутри плаз мы, генерируются на поверхности взаимодействия лазер-плазма. Построе на аналитическая модель, объясняющая результаты численного экспери мента и определяющая законы зависимости энергии ионного сгустка и времени его генерации от интенсивности лазерного импульса и плотности плазмы. Исследовано влияние начальных условий на характеристики раз лета плазменного облака сложного состава в однородной и неоднородной плазме, полученные на основе 2D гибридной модели (к.ф.-м.н. Т.В. Лисей кина).

Для замкнутой модели Миллионщикова уравнения Кармана-Ховарда, возникающего при изучении изотропных турбулентных течений, получено представление решений в виде формулы Чорина. Явное представление ре шений позволяет находить, как классы точных решений (например, из вестное автомодельное решение Миллионщикова с колмогоровскими по казателями вырождения изотропной турбулентности), так и строить при ближенные решения с любой заданной точностью (к.ф.-м.н. В.Н. Гребе нев).

Разработана методика расчета краевых задач, основанная на симбиозе двух способов аппроксимации – классических компактных схем в подобластях и многоточечных разностных аналогов условий баланса потоков на границах (рис. II.27). При моделировании стационарных и нестационарных процессов методика позволила распространить область применения разностных схем повышенного порядка точности на класс краевых задач в неоднородных областях.

Разработаны две принципиально различные технологии практического применения этой методики. Одна предполагает непосредственное преобразование ленточных матриц, сильно разреженных вне трех диагоналей, к трехдиагональной форме, другая – основана на распараллеливании задачи по однородным подобластям (к.ф.-м.н.

В.И. Паасонен).

Получены улучшенные оценки аппроксимации интервальными полиномиальными сплайнами, в т.ч. в Хаусдорфовой метрике. Предложен алгоритм оптимизации сглаживания интервальных данных, обоснована его корректность (к.ф.-м.н. В.В. Кобков).

Получен критерий неограниченности для допустимого множества решений интервальной линейной системы (И.А. Шарая).

Рис. II.27. Шаблоны разностных аппроксимаций на внешней границе, на границе раздела сред и внутри области однородности материала.

На основе усиленного варианта теоремы Брауэра и бицентрированной формы интервального расширения функций разработана модификация интервального теста Кравчика для проверки существования решений нелинейных систем уравнений, значительно расширяющая возможности исходной версии и сферу применения интервальных методов доказательного глобального решения систем нелинейных уравнений (д.ф. м.н. С.П. Шарый).

Решена задача расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) и определения уровня нагрузок начального разрушения многослойной полиармированной кольцевой пластины. Исследовано влияние выбора структурных моделей композиционного материала (КМ), а также различных вариантов классической и неклассических теорий пластин на вид НДС. Проведен сравнительный анализ полученных численных решений задачи растяжения-изгиба многослойной полиармированной кольцевой пластины в рамках неклассической теории, учитывающей поперечные сдвиги. На рис. II.28 изображены зависимости максимальных приведенных интенсивностей напряжений в углепластиковой пластине от углов укладки арматуры во внутреннем и внешних слоях. Рисунку II.28a соответствует структурная модель КМ с одномерными волокнами, рисунку II.28b – уточненная модель с одномерными волокнами и рисунку II.28c – модель с двумерными волокнами.

Bs b Bs a Bs c 3 3 1 1 Рис. II.28.

Различие между результатами, полученными с использованием моделей КМ с одномерными волокнами, не превышает 1% на всей области изменения параметров. Сравнение результатов, полученных с использованием моделей КМ с двумерными и одномерными волокнами, показало, что хотя характер изменения максимальных приведенных интенсивностей напряжений в целом одинаков, количественное отличие достаточно велико: недооценка уровня интенсивностей напряжений может составить более 60%.


Для металлокомпозитной пластины (титановая матрица с борными волокнами) картина распределения максимальных интенсивностей иная (рис. II.29). Уменьшение соотношения между модулями Юнга матрицы и армирующих волокон привело к усилению влияния дополнительных слагаемых в уточненной модели КМ с одномерными волокнами. Для титановой пластины, армированной борными волокнами, отличие в Bs a Bs b Bs c 1 1 3 3 Рис. II.29.

результатах увеличилось и достигло 10%. В случае использования модели КМ с двумерными волокнами максимальная разность для интенсивностей напряжений составляет 45% по сравнению с моделью КМ с одномерными волокнами (к.ф.-м.н. С.К. Голушко, асп. Е.В. Морозова).

Исследовано влияние выбора структурных моделей КМ и различных вариантов классической и неклассических теорий на НДС многослойных полиармированных оболочечных конструкций (рис. II.30).

Рис. II.30.

Показано, что выбор структурной модели КМ существенно влияет на вид НДС конструкции, а различие между результатами, полученными по различным моделям, зависит от структурных и механических параметров КМ и может достигать для моделей с одномерными и двумерными волок нами от 5% до 60%.

На рис. II.31 приведены зависимости нагрузок начального разрушения от угла укладки спирального семейства арматуры для углепластикового сосуда давления. Кривым “2” соответствуют результаты, полученные по модели КМ с одномерными волокнами, кривым “3” – по уточненной моде ли КМ с одномерными волокнами и кривым “4” – по модели КМ с двумер ными волокнами. Из рисунка II.31 вид но, что при h1 = h3 = 0.1h (сплошные ли нии) для нагрузок начального разруше ния существует максимум. При = 45 o оболочка выдерживает нагрузку в 8 раз большую, чем при 70 o. Отличие ме жду величинами, полученными по мо делям с одномерными и двумерными волокнами, при этом не превышает 15%.

При h1 = h3 = 0.4h (пунктирные линии) зависимость нагрузок начального раз рушения от угла спирального армирова Рис. II.31.

ния становится монотонной. При = 10 o нагрузка начального разрушения в три раза больше, чем для h1 = h3 = 0.1h (к.ф.-м.н. С.К. Голушко, к.ф.-м.н. В.В. Горшков).

При моделировании поведения конструкций ответственного назначе ния, изготавливаемых из современных композиционных материалов, ис следовано влияние структурных и структурно-феноменологических моде лей композиционного материала, геометрически линейных и нелинейных вариантов классической и неклассических теорий оболочек на прочность и жесткость конструкций.

Разработан алгоритм и создан комплекс программ для численного мо делирования и параметрического анализа поведения композитных оболо чечных конструкций. Определены нагрузки начального разрушения арми рованных зеркальных антенн, находящихся в условиях сложного нагруже ния собственным весом, ветровой и температурной нагрузками. Выявлены структуры армирования и геометрические параметры антенн, обеспечи вающие значительное увеличение запаса прочности и жесткости конструк ции.

Построены зависимости величин нагрузок начального разрушения от структуры армирования внешнего и внутреннего слоя кольцевой пластины. Расчеты приводились по неклассической теории Андреева Немировского.

Рис. II.32a Рис. II.32b На рис. II.32а представлены результаты расчетов для металлокомпозитной пластины (титановая матрица и борные волокна), II.32b – для углепластиковой пластины. Сплошным линиям соответствуют случаи, когда волокна имеют постоянное поперечное сечение, пунктирным – случаи переменного сечения волокон, но постоянной интенсивности укладки арматуры. Кривые “1” соответствуют случаю укладки арматуры по логарифмической спирали, кривые “2” – вдоль «спиц велосипеда», кривые “3” – по спирали Архимеда. Для большинства случаев, величины нагрузок начального разрушения при армировании волокнами постоянного сечения больше, чем при использовании волокон переменного сечения (к.ф.-м.н. С.К. Голушко, аспирант А.В. Юрченко).

Важнейшие публикации 1. Chashechkin Yu.D., Chernykh G.G., Demenkov A.G., Ilyushin B.B., Kosto makha V.A., Moshkin N.P., Voropayeva O.F. Mathematical modeling of free turbulent flows // Proc. of Int. Conf. on the Methods of Aerophysical Research. – Novosibirsk, Russia: Publishing House “Nonparel”. – 2004. – Pt. 1. – P. 63–68.

2. Fedoruk M.P., Shtyrina O.V., Turitsyn S.K. Autosolitons in dispersion managed systems with in-line saturable absorbers // Optics Letters. – 2004.

– Vol. 29. – № 21.

3. Grebenev V.N., Oberlack M.A. Chorin-type formula for solutions to a clo sure model for the von Karma'n-Howarth equation // J. Nonlinear Math.

Physics. – 2004. – Vol. 11. No. 5. – P. 44–52.

4. Grigoryev Yu.N., Gorobchuk A.G. Numerical Modeling of Silicon Etching in CF4/O2 Plasma – Chemical System // Proc. 24 Conf. On Microelectron ics. – 2004. – Vol. 2. – P. 475–478.

5. Khakimzyanov G.S., Khazhoyan M.G. Numerical simulation of the interac tion between surface waves and submerged obstacles // Russian Journal of Numerical Analysis and Mathematical Modelling. – 2004. – Vol. 19. – N. 1. – Р. 17–34.

Shary S.P. Krawczyk operator revised // Труды Международной конфе 6.

ренции по вычислительной математике (МКВМ-2004). Рабочие сове щания. – Новосибирск: ИВМиМГ СО РАН. – 2004. – С. 307–313.

7. Skorospelov V.A., Turuk P.A., Aulchenko S.M., Latypov A.F, Nikuli chev Yu.V., Lapin V.N., Chirkov D.V. and Cherny S.G. Solution of the 3D optimization problem of the aerogasdynamic shape of turbine components // Proceedings of XII International Conference on the Methods of Aero physical Research. – 2004. – Pt. 2. – P. 172–177.

8. Waiyapot S, Turitsyn S.K., Fedoruk M.P., Rousset A., Leclerc O. Optical 2R regeneration at 40 Gbit/s using saturable absorber in long-haul disper sion-managed fiber links // Opt. Commun. – 2004. – Vol. 232 (1-6). – P. 145–149.

Бабайлов В.В., Чубаров Л.Б. Численное моделирование движения 9.

оползня в рамках теории мелкой воды // Вычисл. технологии. 2004.

Т. 9 (совместный вып.). Вестник КазНУ им. аль-Фараби. Серия: Ма тематика, механика, информатика. 2004. № 3(42). – Ч. I. – С. 217–226.

Голушко С.К. Сравнительный анализ моделей композиционных мате 10.

риалов при расчете круглых пластин и оболочек вращения // Вычис лительные технологии. – 2004. – Т. 9. – Спец. выпуск. Труды Совеща ния российско-казахстанской рабочей группы по вычислительным и информационным технологиям. – С. 100–116.

Голушко С.К., Морозова Е.В. Анализ влияния структурных парамет 11.

ров многослойной кольцевой композитной пластины на вид ее напря женно-деформированного состояния // Вычисл. технологии. 2004. Т. (совместный вып.). Вестник КазНУ им. аль-Фараби. Серия: Матема тика, механика, информатика. 2004. № 3(42).– Ч. II. – С. 107–112.

Григорьев Ю.Н. Метод вихрей-в-ячейках для плоских сжимаемых те 12.

чений // Вычислительные технологии. – 2004. – Т. 9. – № 5. – С. 41–53.

Григорьев Ю.Н., Вшивков В.А., Федорук М.П. Численное моделирова 13.

ние методами частиц - в - ячейках. – Новосибирск: Изд-во СО РАН. – 2004. – 358 с.

Григорьев Ю.Н., Ершов И.В., Ершова Е.Е. Влияние колебательной ре 14.

лаксации на пульсационную активность в течениях возбужденного двухатомного газа // ПМТФ. – 2004. – Т.45. – № 3. – С. 15–23.

Гусаченко Л.К., Зарко В.Е., Рычков А.Д., Шокина Н.Ю. Фильтрацион 15.

ное горение энергетического материала в спутном потоке собствен ных продуктов. Критические условия // Физика горения и взрыва. – 2003. – T. 39. – № 6. – C. 97–105.

Елецкий С.В., Майоров Ю.Б., Максимов В.В., Нуднер И.С., Федото 16.

ва З.И., Хажоян М.Г., Хакимзянов Г.С., Чубаров Л.Б. Моделирование генерации поверхностных волн перемещением фрагмента дна по бе реговому склону // Вычислительные технологии. Спец. выпуск. – 2004. – Т. 9. – Ч. II. – С. 194–206.

17. Елецкий С.В., Федотова З.И., Чубаров Л.Б. Численное моделирование генерации волн движением оползня // Proc. of the International Confe rence on Computational Mathematics (ICCM-2204). Pt. II. – Novosibirsk:

Inst. of Соmр. Math. and Math. Geoph. Publ. – 2004. – P. 753–758.

18. Зыков С.В., Бородулин А.И., Десятков Б.М., Сарманаев С.Р., Klimova E.G. Adaptive algorithm of suboptimal Kalman filter – Research Activities in Atmospheric and Ocean Modeling. Report N34. – WMO/TD. – 2004. – N. 1220. – Р. 01.17–01.18.

19. Карамышев В.Б. Численный метод расчета эволюции газового облака под воздействием самогравитации // Вычислительные технологии.

2004. Т. 9 (совместный вып.). Вестник КазНУ им. аль-Фараби. Серия:

Математика, механика, информатика. 2004. № 3(42). – Ч. 2. – С. 315– 322.

20. Ковеня В.М., Козлинская Т.В. Об алгоритме расчета нагрева плазмы электронным пучком // Вычислительные технологии. – 2004. – Т. 9. – № 6. – 59–67.

21. Максимчук А., Флиппо К., Краузе Н., Муру Ж., Немото К., Шульц Д., Умштандтер Д., Ване Р., Быченков В.Ю., Дудникова Г.И., Ковалев В.Ф., Мима К., Новиков В.Н., Сентоку И., Толоконников С.В. Генера ция высокоэнергетичных ионов короткими лазерными импульсами // Физика плазмы. – 2004. – Т. 30. – № 6. – С. 473–519.

22. Мороков Ю.Н., Климова Е.Г., Ривин Г.С., Бородулин А.И., Десятков Б.М., Сарманаев С.Р., Зыков С.В. Моделирование загрязнения по верхности земли ракетным топливом // Оптика атмосферы и океана. – 2004. – Т. 17. – № 9. – С. 769–773.

23. Нечаев О.В., Шурина Э.П., Федорук М.П. Использование векторного метода конечных элементов для численного решения квазистационар ных уравнений Максвелла // Вычислительные технологии. – 2004. – Т. 9. – № 5. – С. 73–81.

24. Ривин Г.С. Современные вычислительные технологии в задачах про гноза погоды // Вычислительные технологии. – 2004. – Т. 9. – С. 133 – 138.

25. Рычков А.Д., Шокин Ю.И., Милошевич Х., Доличанин Ч. Зажигание пластины унитарного твердого топлива струей высокотемпературного газа // Вычислительные технологии. 2004. Т. 9 (совместный вып.).

Вестник КазНУ им. аль-Фараби. Серия: Математика, механика, ин форматика. 2004. № 3(42). – Ч. III. – С. 356–362.

26. Сергеева Ю.В., Хакимзянов Г.С. Об использовании дифференциально го приближения при построении монотонных схем // Вычислительные технологии. Спец. выпуск. Труды Совещания российско казахстанской рабочей группы по вычислительным и информацион ным технологиям. – 2004. – Т. 9. – С. 139–149.

27. Скороспелов В.А., Турук П.А., Аульченко С.М., Латыпов А.Ф., Никули чев Ю.В., Лапин В.Н., Чирков Д.В., Черный С.Г., Сотников А.А. Авто матическое проектирование форм аэрогидродинамических установок на основе трехмерных уравнений Эйлера // Труды всерос. конф. “Ма тематика, информатика, управление”. – Иркутск. – 2004. – С. 1–11.

Турицын С.К., Федорук М.П., Шапиро А.Д., Шапиро Е.Г. О нелиней 28.

ных режимах передачи информации в оптических линиях связи на ос нове стандартного одномодового волоконного световода // Автомет рия. – 2004. – Т. 40. – № 6. – С. 75–79.

Федотова З.И., Чубаров Л.Б., Бейзель С.А. Моделирование наката 29.

длинных волн в условиях динамически изменяющегося дна // Вычисл.

технологии. Спец. выпуск. – 2004. – Т. 9. – Ч. III. – С. 141–149.

Чирков Д.В. Численный метод расчета течений сжимаемого вязкого 30.

газа в широком диапазоне чисел Маха // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. – Новосибирск: ИВТ СО РАН. – 2004. – 18 с.

Шарая И. А. Ограничено ли множество решений линейной задачи о 31.

допусках? // Вычислительные технологии. – 2004. – Т. 9. – № 3. – С. 108–112.

Шаров С.В., Черный С.Г., Скороспелов В.А., Турук П.А. Исследование 32.

нестационарных течений в турбомашинах // Вычислительные техно логии. 2004. Т.9 (совместный вып.). Вестник КазНУ им. аль-Фараби.

Серия математика, механика, информатика. 2004. № 3(42). – Ч. 4. – С.

297–301.

Шарый С.П. Интервальные тесты существования решений для систем 33.

уравнений // Труды Международной конференции по вычислительной математике МКВМ-2004. Ч. I. – Новосибирск: ИВМиМГ СО РАН. – 2004. – С. 59–64.

Шокин Ю.И., Федорук М.П., Шапиро А.Д., Шапиро Е.Г., Турицын С.К.

34.

Математическое моделирование нелинейных режимов передачи ин формации в высокоскоростных линиях оптической связи // Вычисли тельные технологии. – 2004. – Т. 9. – № 6. – C. 104–111.

Шокин Ю.И., Чубаров Л.Б., Симонов К.В., Федотова З.И. Вычисли 35.

тельный эксперимент в проблеме моделирования и оценки риска природных катастроф // Вычислительные технологии. Спец. выпуск. – 2004. – Т. 9. – Ч. IV. – С. 335–345.

Тема: “Разработка фундаментальных основ создания распределенных информационно-вычислительных ресурсов”.

№ гос. регистрации 0120.0408294.

Научные руководители: чл.-к. РАН А.М. Федотов, академик Ю.И. Шокин.

Разработана и апробирована новая методика проектирования инфор мационных порталов, основанная на канальной интеграции компонентов.

Портал при этом рассматривается как единая интегрированная точка входа в распределенную совокупность информационно-вычислительных гетеро генных ресурсов, расположенных в корпоративной сети. Качество сервиса, предоставляемого порталом, определяется в основном нефункциональны ми характеристиками: эффективностью использования ресурсов, эргоно мичностью пользовательского интерфейса, удобством конфигурирования и сопровождения, легкостью интеграции с другими приложениями. Разра ботка портала сводится к сборке и настройке готовых интерфейсных ком понентов, взаимодействующих через общую интеграционную среду, кото рая предоставляется технологической платформой портального решения.

Проведены исследования в области адаптации формальных математи ческих методов построения программных систем к условиям использова ния экстремального программирования. Здесь пользовательские требова ния характеризуют конкретные компоненты и элементы данных, поэтому они формализуются бескванторными предложениями языка первого по рядка. Доказано, что класс K формальных моделей, удовлетворяющих та ким требованиям, замкнут относительно взятия изоморфных образов, под систем и расширений. Также доказано, что все такие классы образуют атомную булеву алгебру B, причем каждый атом A состоит из всех алгеб раических систем, в которые единственным образом изоморфно вкладыва ется некоторая система из A, не имеющая собственных подсистем.

Выполнен сравнительный анализ возможностей различных формаль ных методов по обеспечению качества сервиса информационно вычислительных систем. С этой целью ключевые характеристики эффек тивности вычислительных систем идентифицированы на базе стандарта ISO/IEC 9126. Построена абстрактная формальная модель качества таких систем с использованием декларативного языка NoFun. Представлена и обоснована классификация основных математических методов разработки программных систем по критерию способности реализовать различные со ставляющие этой модели.

Реализован прототип CASE-инструмента для моделирования и вери фикации архитектуры порталов, способного поддерживать как традицион ный контейнерный подход, так и канальную интеграцию. Этот инструмент позволяет строить наглядные графические модели конфигураций портала, составленных из компонентов (портлетов) и связок. Предусмотрена воз можность указать ограничения, такие как режимы организации жизненно го цикла портлетов, их взаимная зависимость, а также потребности в сис темных ресурсах, например, в соединениях с базами данных. При помощи средства xArchStudio разработано автоматизированное рабочее место про ектировщика портала, которое позволяет в интерактивном режиме форми ровать графическое представление описания архитектуры. На рис. II. приведен пример редактирования такого описания в древовидном режиме.

Рис. II.33.

Сформулированы принципы применения методики канальной инте грации к построению распределенных вычислительных приложений на ос нове технологий GRID с использованием архитектуры Open Grid Services Architecture (OGSA). Эта архитектура определяет поведение и механизмы для создания, именования и обнаружения служб распределенных систем на постоянной основе. Сформулированы основные требования, предъявляе мые к системе защиты в GRID.

Основные принципы поддержки системы защиты доступа к распреде ленным информационно-вычислительным ресурсам реализованы на при мере ИРИВС (Интегрированная распределенная информационно вычислительная система) СО РАН. Разработанная система удовлетворяет следующим требованиям:

• децентрализованное управление;

• мощные возможности поиска, дающие пользователям возможность создавать запросы произвольной степени сложности;

• единое глобальное пространство имен;

• структурированный информационный каркас, допускающий ло кальные расширения;

• стандартный интерфейс, единый протокол доступа.

Построена RDF-модель информационного справочника с учетом от ношений специфичных для Отделения и реализовано ее отображение на объекто-реляционную структуру данных. Разработаны с учетом междуна родных стандартов основные схемы данных, представляющие организа ции, пользователей и ресурсы.

На основе использования международных стандартов взаимодействия открытых систем (OSI) разработана система представления и классифика ции информационных ресурсов Сибирского отделения РАН “Рубрикатор информационных ресурсов” (РИР). Рубрикатор предназначен для одно значной систематизации и классификации каталогизируемых информаци онных ресурсов и документов Отделения в соответствии с единой между народной схемой метаданных Dublin Core (Дублинское ядро), расширен ной дополнительными полями данных и кодами классификаций.

Для поддержки РИР СО РАН разработана распределенная система ве дения каталогов (метаданных) информационных ресурсов Отделения. Сис тема работает с реляционной моделью данных и поддерживает произволь ные структурные схемы данных с уровнем вложенности 3. Обменный формат системы допускает как именованные SQL-запросы, так и RPN запросы в стандарте Z39.50.

Проведена инвентаризация информационных ресурсов СО РАН. Соб раны материалы и начато создание коллекций “Награды и премии ученых СО РАН”, “Выдающиеся ученые СО РАН”, “Диссертационные советы”.

Для ее описания используются метаданные Dublin Core с дополнительны ми полями и рубрикатор СО РАН (к.ф.-м.н. О.А. Клименко).

Разработана теория использования мультиагентных систем (МАС), предназначенных для поиска и анализа информации.

Исследованы различные способы создания распределенных информа ционных систем и систем, работающих со слабоструктурированными и не структурированными данными. На основе анализа различных подходов к реализации информационной системы управления слабоструктурирован ными данными выбран подход, основанный на концепции “электронной библиотеки” (“Документ – Коллекция – Метаописание”). Рассмотрены во просы интеграции коллекций в единый информационный массив и выбра на концепция использования словарей и тезаурусов как источников мета данных, позволяющих описать структуры документов коллекций. На осно ве выбранной методологии “Документ - Коллекция Метаописание” разра ботано и реализовано ядро информационной системы, включающей систе му управления доступом. Ядро включает в себя систему управления поль зователями и разграничения доступа к системе, базовую систему классов и интерфейсов для реализации содержательной части информационной сис темы, набор классов для взаимодействия с СУБД (MySQL 4.1) (асп.

С.В. Столяров).



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.