Статьи журнала - Математическая физика и компьютерное моделирование
Все статьи: 565
Статья научная
В статье разработана математическая модель релаксационных процессов, сопровождающих многостадийный перенос заряда в макромолекулярных соединениях с множественными окислительно-восстановительными центрами. Исследовано влияние этих процессов на спектральную динамику люминесценции макромолекулы. Подробно рассмотрены известные релаксационные модели для классических (низкочастотных) и квантовых (высокочастотных) колебательных мод, получены аналитические выражения для функций Грина соответствующих эволюционных операторов. Разработаны эффективные схемы расчета нестационарных спектров, которые могут использоваться для анализа экспериментальных данных, полученных методами фемтосекундной спектроскопии.
Бесплатно
Метод цепей для организации хранения многомерных триангуляций
Статья научная
Рассматривается задача о поиске наилучшего способа записи триангуляции конечного набора точек многомерного пространства. В работе дана формальная постановка задачи. Приведены примеры для сравнения различных способов представления триангуляций. Так же в статье приводится алгоритм, перебирающий все триангуляции произвольного конечного набора точек на плоскости.
Бесплатно
Метод численного решения уравнений квантовой теории рассеяния для системы нескольких частиц
Статья научная
Представлены методы численного решения квантовой проблемы нескольких частиц, основанные на уравнениях Фаддеева. Данные методы применены для расчетов необычных связанных состояний и состояний рассеяния.
Бесплатно
Статья научная
В работе предложен метод экспресс-диагностики слабо намагниченных ферромагнитных стержней, основанный на измерении значения поперечной компоненты намагниченности. Приведено теоретическое обоснование и показаны границы применимости разработанного метода. Экспериментально исследованы распределения значений поперечной намагниченности на примере стержней, изготовленных из сталей СВ08Г2С и ER-308LSi. Показано, что указанный метод позволяет регистрировать участки с концентрациями механических напряжений без дополнительного подмагничивания исследуемого образца. Такое решение может быть использовано для оперативной диагностики инженерных конструкций.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводится описание метода решения обратной задачи восстановления общего содержания СО 2 из спутниковых данных GOSAT, основанного на методе эмпирических ортогональных функций. Рассматриваются результаты обработки реальных спутниковых данных.
Бесплатно
Статья научная
Предложена методика расчета магнитной восприимчивости пленок железо-иттриевого граната с линейными дефектами структуры типа прямой сквозной трещины. Проведены численные расчеты пленок железо-иттриевого граната без дефектов структуры, с линейными дефектами структуры в виде прямой сквозной трещины различной ширины и с различным положением относительно края пленки. Для исследования магнетизма коллективизированных электронов в пленках железо-иттриевого граната используется модель Хаббарда, которая описывает движение электронов на решетке и их локальное кулоновское взаимодействие, когда электроны оказываются на одном узле.
Бесплатно
Статья научная
В работе изложен эффективный метод моделирования эволюции открытых квантовых систем. Развитая методика численных расчетов применена к моделированию распада когерентного состояния квантового гармонического осциллятора под действием внешнего окружения. Проведено сравнение численного моделирования динамики с аналитическим решением. Обсуждаются применимость данного подхода к расчету динамики двухуровневой системы.
Бесплатно
Статья научная
Методом масс-спектрометрии отрицательных ионов резонансного захвата медленных (0-15 eV) электронов исследованы молекулы 2-метилхиноксалина и 2,3-диметилхиноксалина. Данные соединения обладают противомикробными, противогрибковыми, бактерицидными и консервирующими свойствами, широко используются в медицине и пищевой промышленности. Экспериментально измерено среднее время жизни молекулярных отрицательных ионов (ОИ) относительно автоотщепления электрона. Выявлены наиболее вероятные структуры осколочных ионов ([M - H]-, образующихся при распаде молекулярных ОИ. В рамках приближения Аррениуса была оценена величина адиабатического сродства к электрону (𝐸𝐴𝑎). Установлено, что теоретические значения 𝐸𝐴𝑎, вычисленные методом B3LYP/6-31+G(d) с минимальным добавлением диффузных функций как разность полных энергий нейтральной молекулы и анион радикала, коррелируют с величинами 𝐸𝐴𝑎, полученными из эксперимента.
Бесплатно
Метризация пространства семейств точек в Rn и смежные вопросы
Статья научная
Семейством точек называется отображение отрезка натуральных чисел в пространство R𝑛. В работе вводится метризация пространства семейств точек. В терминах введенной метрики доказывается достаточный признак сохранения при квазиизометрическом отображении условия невырожденности треугольника, доказывается свойство максимальной удаленности равностороннего треугольника от вырожденных треугольников. Предлагается общая схема формулировки достаточных признаков сохранения каких-либо свойств семейств точек при квазиизометрическом отображении и общая схема доказательства таких признаков.
Бесплатно
Статья научная
Приготовлена двухкомпонентная стеклообразная пленка из этилена и хлора (4 : 1). Исходное состояние пленки отличается наличием предразрушительных механических напряжений. При фотолизе реакционной смеси наблюдалась эксплозивная кинетика, которая сменялась на стационарную после процедуры глубокого термического отжига. Дается объяснение явлению - в процессе самоорганизации выделяется фаза комплексов. Формируется каркас из комплексов, способствующий эффективной релаксации механических напряжений. Предложен алгоритм модели и результаты машинного моделирования структуры с примесными молекулами, не имеющей механических напряжений. Предсказания модели согласуются с результатами натурного эксперимента.
Бесплатно
Многообразие запутанности как характеристика составных квантовых систем: случай двух кубитов
Краткое сообщение
Введено понятие многообразия запутанности En квантовой системы. Математически оно определяется как фактор-пространство гильбертова пространства состояний полной системы по декартову произведению гильбертовых пространств подсистем. В случае двух кубитов найдено аналитическое описание многообразия E2. Обсуждаются вопросы взаимосвязи данного многообразия со свойствами и мерой запутанности квантово-механической системы.
Бесплатно
Модели аппроксимации данных инфракрасной термометрии
Статья научная
Исследуется задача аппроксимации данных инфракрасной термометрии и построения тепловой картины поверхности тела человека на основе измерения температур инфракрасным датчиком с несколькими сенсорами. Рассмотрены две математические модели аппроксимации: приближение с помощью поверхностей Кунса и аппроксимация гармоническими функциями.
Бесплатно
Моделирование влияния примеси на туннельный ток контакта полимера с квантовыми точками и металлом
Статья научная
Целью настоящей работы является изучение влияния примеси на проводящие свойства полимера на примере полиацетилена. На основании гамильтониана для электронов полимера была получена плотность состояний, которая в дальнейшем была пересчитана в туннельный ток между полимером и металлом, а также квантовыми точками. Выявлено влияние примеси на характеристики туннельного тока в контакте.
Бесплатно
Моделирование воздействия электромагнитного излучения на природные аэрозоли
Статья научная
Предметом исследования являются дисперсные системы, поглощающие падающее электромагнитное излучение, инициирующее в них процесс теплопереноса. Рассмотрены системы, состоящие из двух взаимодействующих сфер и двух параллельных цилиндров (сближение двух частиц, взвешенных, например, в воздухе, более вероятно, чем сближение частиц (𝑁 > 2)). На основе теории Ми получены аналитические решения для компонент вектора напряженности электрического поля внутри дисперсных частиц, которые были использованы для расчетов распределения мощности тепловых источников по их сечениям. Кроме того, рассмотрена неоднородная по составу сферическая частица. Для этого случая расчеты произведены методом конечных элементов.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена задача моделирования экстремальных инвазионных процессов с пороговым активным противодействием окружения. Для анализа актуальных сценариев инвазий в биосистемы предложена модель, которая позволяет описывать эффекты депрессии при инвазионном процессе и быстрой фазы повторного роста популяции. В уравнении формализовано явление, когда зависящие от времени факторы при регуляции воспроизводства и противодействия конкурируют с запаздыванием. Цель работы - построение модели для описания прохождения кризиса при стремительном захвате ареала c интерпретацией параметров временного запаздывания. Для демонстрации путей развития популяционного процесса при критической инвазии мы применяем уравнения с запаздыванием. Использование популяционных моделей с отклоняющимся аргументом 𝑥˙ = 𝑟𝐹(𝑥𝑘(𝑡-τ))-Ψ(𝑥𝑚(𝑡-ν)) феноменологически описывает специфические ситуации в экологическом противодействии и в быстро развивающихся инвазионных процессах без возникновения циклов. Действие запаздывания в модели нами разделено на регуляционное внутреннее и адаптационное, со стороны биотического окружения. Описан в вычислительном эксперименте эффект резкой, но краткой популяционной депрессии. Проведено вычислительное исследование влияния заданного начального состояния инвазионной группы и времени активации противодействия на преодоление депрессии. Практическая значимость заключается в моделировании сценария интродукции против вселенца его естественного врага, для активности которого важна высокая численность. Исследован сценарий, когда специальный выпуск паразитов против нежелательного чужеродного вида не будет эффективным средством, что показано на примере адаптивного бактериального антивирусного механизма. Подтверждено, что действие запаздывания при моделировании инвазий нецелесообразно отождествлять с характеристиками биологических видов. Модель применима для анализа хронического инфекционного процесса при подавленной иммунной активации.
Бесплатно
Моделирование газодинамических течений на основе лагранжево-эйлеровой схемы LES-ASG
Статья научная
Приведены формулы для численного моделирования газодинамических течений на основе лагранжево-эйлеровой схемы LES-ASG в двумерном случае. Приводится объяснение отличительной особенности численной схемы LES-ASG от схемы cSPH-TVD [1; 2]. Подробно рассматривается как лагранжев, так и эйлеров этап. Рассмотрены условия устойчивости численной схемы. Проведен анализ и сравнение с численной схемой MUSCL в одномерном случае.
Бесплатно
Моделирование двугорбых кривых вращения газа в осесимметричном гравитационном поле галактик
Статья научная
Представлены результаты построения моделей галактических дисков с так называемыми двугорбыми кривыми вращения газа, когда имеются зоны резкого изменения круговой скорости. Такие модели допускают развитие сдвиговых гидродинамических неустойчивостей, в частности, центробежной неустойчивости и неустойчивости типа акустического резонанса. В построенных моделях внутренний пик скорости вращения связан с наличи- ем околоядерного звездного диска. Изучено влияние параметров модели как внутреннего, так и основного экспоненциального звездного диска на радиальные профили круговой скорости. Развит численный метод, обеспечивающий построение двугорбых кривых вращения с произвольными распределениями поверхностной плотности звездного диска. Сформирована выборка галактик с кривыми вращения, содержащими области резких отрицательных градиентов. Модели этих объектов предназначены для проведения вычислительных экспериментов, направленных на изучение образования спиральных структур вследствие развития гидродинамической неустойчивости. Мы выбрали объекты, кривые вращения которых в центральной области не могут быть смоделированы сфероидальными галактическими балджами, что указывает на наличие особых компонент в составных моделях звездного диска, похожих на околоядерные диски.
Бесплатно
Моделирование затоплений населенных пунктов в период весеннего паводка
Статья научная
Рассматривается проблема затопления территорий паводковыми водами для населенных пунктов Волгоградской области. Построена численная модель динамики паводковых вод, учитывающая топографию рельефа местности. В основе цифровой модели рельефа русла и поймы лежат пространственные данные SRTM3 и SRTMGL, топографические карты местности, продольные профили рек. Определены расходы воды для рек Бузулук и Перевозинка и построен гидрограф Волжской ГЭС для заданных вероятностей превышения уровня воды. Получены карты затоплений для следующих населенных пунктов: г. Новоаннинский, х. Березовка 1-я, х. Вязовка. Приведены максимальные значения глубин для 1 %, 3 %, 5 %, 10 %, 25 % и 50%-ной водной обеспеченности. Проведен анализ паводковой ситуации и предложены соответствующие инженерно-защитные мероприятия для г. Новоаннинского, х. Березовка 1-я и х. Вязовка.
Бесплатно
Моделирование индустриальных вентиляционных систем: проблема создания 3D-модели расчетной области
Статья научная
Численное моделирование газодинамических течений лежит в основе изучения вентиляционных течений и устройств, проблем аспирации. В связи с этим важной задачей представляется построение численных сеток для геометрически сложных индустриальных помещений с применением системы автоматизированного проектирования. Рассмотрены преимущества, недостатки и проблемы построения регулярной прямоугольной расчетной сетки для крупных индустриальных помещений. Представлен алгоритм преобразования трехмерной модели, составленной из набора базовых фигур, в вычислительную сетку с выбором граничных условий для всех граней каждой ячейки. Приведено описание разработанного программного обеспечения, решающего задачи построения модели и ее дискретизации.
Бесплатно
Статья научная
В работе исследовано внутримолекулярное разделение зарядов из второго синглетного возбужденного состояния в производных Zn-порфиринах и последующая рекомбинация зарядов в первое синглетное возбужденное состояние. В рамках рассматриваемой модели изучено влияние энергии реорганизации среды и динамических свойств растворителя на выход продуктов. Моделирование кинетики населенности состояния с разделенными зарядами позволяет воспроизвести экспериментально наблюдаемые особенности кинетики в производных Zn-порфиринах.
Бесплатно
