Исследованы связанные системы уравнений тепло- и массопереноса для твердых сред на примере моделей металлотермических превращений и диффузии в бинарной системе. Показано, что связанные модели представляют собой системы уравнений переменного типа: тип систем определяется областью параметров модели. Сравнительный анализ моделей приводит к выводу об отсутствии подобия в общем случае процессов тепло- и массопереноса в твердых средах.

В монографии кратко рассмотрены основные положения электромагнетизма. При подаче известного материала внимание акцентировалось на формулировке условий на границах раздела смежных сред. Особое внимание уделялось условиям на границах раздела с учетом влияния тепловых и диффузионных процессов. Впервые построена согласованная физико-математическая модель взаимодействия нестационарных электрических и тепловых полей в слоистой среде с учетом массопереноса. Модель основана на метода термодинамики. уравнениях электромагнитного поля и сформулирована без явного выделения носителей заряда (модель Ландау). Приводятся примеры решения ряда задач: импульсного электролиза в электрохимической ячейке; распространения волны в слоистой среде с магнитными свойствами. Монография может быть использована для спецкурсов и как дополнение к обычным курсам для всех интересующихся прикладными аспектами теории электричества и электродинамики.

В монографии рассматриваются основные закономерности процессов деформирования и накопления повреждений в конструкционных материалах (металлах и их сплавах) при различных (квазистатических и динамических) режимах термосилового нагружения и математические модели указанных процессов. Приводится экспериментально-теоретическая методика определения материальных параметров и функций данных математических моделей. Даются результаты численного моделирования процессов деформирования и накопления повреждений металлов и ряда конструкционных сталей при квазистатических и динамических термосиловых воздействиях. Особое внимание уделяется вопросам моделирования процессов упругопластического деформирования и накопления усталостных повреждений для сложных процессов деформирования конструкционных сталей, сопровождающихся вращением главных площадок тензоров напряжений и деформаций. Монография представляет интерес для широкого круга научных работников, инженеров, аспирантов, специалистов в области механики деформируемого твердого тела.

Монография посвящена математическим моделям процессов тепло- и массопереноса в сплошных средах с памятью и в средах с фрактальной структурой, локальным и нелокальным дифференциальным уравнениям состояния и переноса. В ней исследованы видоизмененные начальные и смешанные краевые задачи для обобщенных дифференциальных уравнений переноса целого и дробного порядков, найдены различные и принципиально новые обобщения весьма важного в физике фракталов закона Кольрауша-Уильямса-Уоттса и установлена их связь с дифференциальными уравнениями дробного порядка. Монография будет полезна для научных работников, аспирантов, студентов и преподавателей вузов.

Приведены исследования процессов тепломассопереноса в дисперсных системах во взаимосвязи с физико-механическими явлениями. Предложены новые физико-математические и численные модели рассмотренных процессов. Разработаны оригинальные численные методики их решения. Представлены результаты расчетов и выявлены закономерности поведения изучаемых систем. Монография предназначена для научных и инженерно-технических работников деревообрабатывающей, мебельной, строительной, текстильной, сельскохозяйственной и пищевой промышленности. Будет полезна студентам и аспирантам, специализирующимся в области тепло- и массопереноса.

В монографии рассматриваются физические процессы, встречающиеся в природе и технике и протекающие в средах, локальные свойства которых сильно изменяются на малых расстояниях в пространстве (микронеоднородные среды). Такие процессы описываются дифференциальными уравнениями в частных производных с быстроосциллирующими коэффициентами или краевыми задачами в областях сложной микроструктуры (сильно перфорированных областях). Разработаны методы построения усредненных моделей (т. е. вывода усредненных дифференциальных уравнений) физических процессов в микронеоднородных средах. Основное внимание уделяется созданию нестандартных моделей, соответствующих средам со сложной микроструктурой, характеризуемой несколькими малыми пространственными масштабами. Проводится строгий асимптотический анализ, который показывает, что такие модели могут быть нелокальными, многокомпонентными или моделями с памятью в зависимости от топологии микроструктуры. Для математиков: научных сотрудников, аспирантов и студентов старших курсов. Может быть полезна физикам, механикам, инженерам, интересующимся вопросами теории фильтрации, реологии, радиофизики, теории композитных материалов.

Предложена математическая модель неизотермической диффузии азота в поверхностном слое металлокерамического сплава на основе карбида титана с Ni-Cr связующим за время действия одиночного импульса облучения мощным электронным пучком. Показано, что в результате такой обработки образуется диффузионная зона с концентрацией азота 1,5-2,0 ат.%.

Предложена математическая модель разложения горючих сланцев при их нагреве электромагнитным полем. Численно проанализировано влияние пористости на температуру твердого скелета сланца и продуктов разложения. Показано, что значение пористости незначительно влияет на температуру скелета, но существенно на образование газообразных продуктов.

В монографии рассматривается решение комплексной проблемы динамики и прочности, связанной с разработкой и развитием аппарата математического и компьютерного моделирования нелинейных волновых процессов взаимодействия деформируемых тел с грунтовыми средами. В книге приведены методы идентификации параметров математических моделей динамического деформирования грунтовых сред в широком диапазоне изменения давлений и скоростей деформаций, а также произведено экспериментально-теоретическое исследование нестационарных процессов высокоскоростного удара и наклонного проникания тел вращения в сжимаемые пористые среды при использовании точных решений и данных численных и физических экспериментов, Монография предназначена научным работникам, аспирантам и студентам, специализирующимся в области математического моделирования при решении динамических задач механики сплошных сред.

Приведен обзор работ авторов с сотрудниками [1-20 и др.], посвященных проблемам природы процессов массопереноса через интерфейсы в твердых телах и биологические мембраны. Сделано заключение, что в основе распространения транспортных потоков лежат структурно-фазовые переходы наноструктурных состояний на границах раздела в гетерогенных средах.

Проанализировано и выделено два основных механизма влияния поля напряжений на диффузию примеси в твердом теле. На основании анализа математической модели процесса сделан вывод о том, что в случае симметричного нанесения покрытия, по сути, работает только один из них. Вывод подтвержден экспериментально на примере системы Ni(Cu). методика и результаты эксперимента изложены в работе наряду с результатами расчета. Описаны некоторые возможные обобщения диффузионной модели для структурно-неоднородной среды.

Книга написана на основе курса лекций, читавшихся автором на факультете вычислительной математики и кибернетики МГУ, и предназначается для ознакомления с началами численных методов. Теория численных методов излагается с использованием элементарных математических средств, а для иллюстрации качества методов используются простейшие математические модели.В книге рассматриваются разностные уравнения, численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений, линейных и нелинейных алгебраических уравнений, разностные методы для уравнений в частных производных.Для студентов факультетов и отделений прикладной математики вузов.

Рассмотрены различные математические вопросы, возникающие при численном решении гиперболических систем уравнений в частных производных. Материал представлен в тесной взаимосвязи с такими важными областями применения этих систем, как теория мелкой воды, газовая динамика, магнитная гидродинамика, динамика твердого деформируемого тела и ряд неклассических областей механики сплошной среды. Отличительной чертой книги является то что она фокусирует внимание на приложениях, традиционных и новых. Это делает ее полезной не только интересующимся численными методами, но также и механикам, физикам и инженерам, которым приходится решать нелинейные системы дифференциальных уравнении все возрастающей сложности. Для специалистов в различных областях механики, физики и прикладной математики, аспирантов и студентов старших курсов, сталкивающихся с необходимостью решения гиперболических систем уравнений.

В книге рассмотрены основные структурные характеристики некристаллических (жидких и аморфных) веществ, методы компьютерного моделирования систем с различным характером химической связи, в том числе металлов. солей, оксидов и т. по. Дан обзор методов моделирования некристаллических систем с использованием дифракционных данных о структуре. Проведен анализ топологических характеристик некристаллических систем. Исследованы возможности восстановления межчастичных потенциалов по структуре жидкого или аморфного тела и расчета термодинамических. структурных, диффузионных и других свойств веществ методами компьютерного моделирования.

Настоящий сборник по тематике продолжает серию межвузовских сборников под общим названием "Прикладные проблемы прочности и пластичности" и является выпуском 25 этой серии. Сборник содержит результаты в области алгоритмизации и автоматизации решения задач механики деформируемых систем. Основное внимание уделяется построению алгоритмов и созданию теоретических снов пакетов прикладных программ, эффективных при сложных конструктивных формах деформируемых среди и учитывающих физическую и геометрическую нелинейность материалов, а также эффекты внешнего взаимодействия с внешними физическими полями. В данном выпуске продолжается публикация статей, отражающих проводимые в Горьковском университете работы по целевой комплексной научно-технической программе ГК НТ СССР О. Ц. 027 в части создания и развития АСНИ для комплексного анализа физико-механических задач прочности.

Сборник представляет результаты математиков Санкт-Петербургской школы. Рассмотрены математические вопросы, возникающие при изучении двухфазовой упругой среды, проблема множественности решения краевой задачи с нелинейным условием Неймана, неустойчивость фигур равновесия несжимаемой капиллярной самогравитирующей жидкости, асимптотика собственных значений оператора Лапласа в областях специального вида в многомерной случае, проектирующие и разрешающие операторы трехмерного волновода. полиномы и осциллятор Шарля. Для математиков - специалистов по математическому анализу, дифференциальным уравнениям, математической физике, а также для физиков-теоретиков, механиков.

Данная книга - первое наиболее полное изложение статистического метода коррелятивных функций условных распределений, предложенного для описания молекулярных конденсированных систем (твердое тело, жидкость, сильно сжатый газ). Идея метода состоит в том, чтобы описывать не состояния отдельных групп молекул, а отдельные состояния всей совокупности частиц. Развит принципиально новый способ замыкания бесконечной системы интегральных уравнений относительно потенциалов средних межмолекулярных сил. Показана эффективность разработанной итерационной процедуры решения замкнутой системы интегральных уравнений с помощью ЭВМ. На единой статистикомеханической основе описываются твердое и жидкое состояния и фазовые переходы кристалл - жидкость, жидкость - газ и кристалл - газ. Теория обобщается на многокомпанентные равновесные смеси, а также на неравновесные состояния.

В сборнике, выходящем в двух томах, публикуются доклады Международной конференции по вычислительной математике (Новосибирский Академгородок, 21-25 июня 2004 г.). Конференция представляет основные направления вычислительной математики и приложений по следующим секциям: вычислительная алгебра, аппроксимация функций и квадратурные формулы, параллельные численные алгоритмы, статистическое моделирование и методы Монте-Карло, численное решение дифференциальных и интегральных уравнений.

В монографии рассмотрены диффузия и фазовые превращения в металлах и сплавах. Значительное внимание уделено обсуждению различных аспектов взаимного влияния этих процессов. Важная роль отводится процессам образования и релаксации дефектов кристаллического строения, диффузионной активности сети подвижных дислокаций. для ряда чистых металлов приводится детальное обсуждение результатов исследования кинетических закономерностей полиморфных превращений, процессов зарождения и роста кристаллов в твердой фазе. Освещены закономерности диффузии при распаде пересыщенных твердых растворов в сплавах, содержащих частицы дисперсной фазы, а также в аморфных металлических сплавах. Исследованы фазовые превращения при диффузионном взаимодействии разнородных материалов, действие тонких прослоек на направление диффузионных потоков компонент. Для некоторых чистых металлов, не претерпевших превращений, представлены данные о влиянии электронного строения и дефектной структуры на параметры диффузии. Для научных работников, аспирантов, инженеров, студентов старших курсов вызов, специализирующихся в области физики металлов.

Дан краткий обзор основных идей и выводов нелинейной динамики, на основе которых анализируются возможности «иерархического моделирования». Центральные проблемы при выполнении такого моделирования видятся: 1) в нахождении путей и методов анализа общих свойств решений соответствующих нелинейных динамических уравнений механики сплошных сред в контексте основополагающих идей синергетики; 2) в установлении «генетического кода» организации пространственно-временных иерархий, рождающихся в нагружаемых материалах и средах. Утверждается, что нелинейные уравнения механики сплошных сред с релаксационными определяющими уравнениями (т.е. эволюционными уравнениями) для описания скоростей пластической деформации, накопления повреждений и разрушения, с положительными и отрицательными обратными связями между параметрами являются самодостаточными для выполнения иерархического моделирования. В общем случае это нелинейные уравнения смешанного типа, которые содержат как гиперболические, так и параболические решения. Их потенциальные возможности описывать эволюцию нагружаемых прочных сред по сценарию синергетики колоссальны и практически не изучены.

Предложен и обоснован физически параметр, характеризующий отклонение системы от состояния термодинамического равновесия. Показана связь нового параметра с основными термодинамическими переменными. Представлены уравнения для потоков массы в многокомпонентных деформируемых средах, отражающие влияние нового параметра на коэффициенты диффузии и коэффициенты переноса под действием напряжений в неравновесных условиях.

Предложена модель изотермического отжига материала с двухслойным покрытием с учетом взаимовлияния процессов диффузии и деформирования. Даны оценки концентрационных напряжений в диффузионной зоне в процессе отжига. Показано, что учет влияния напряжений на массоперенос может иметь принципиальное значение для формирования распределения концентраций.

Перечислены некоторые приближения, распространенные при построении моделей диффузионных процессов. Проведен анализ источников нелинейностей физической природы в моделях сред с диффузией. Дан вывод нелинейных диффузионных коэффициентов для бинарных и трехкомпонентных систем. Представлен пример нелинейной модели перераспределении примесей в трехкомпонентной системе с учетом механических напряжений, возникающих в диффузионной зоне.

В сборнике статей представлен цикл экспериментальных и теоретических работ по исследованию неравновесной плазмы, возникающей в результате воздействия интенсивного лазерного излучения на газообразные среды и твердые тела. Описаны методы регистрации параметров плазмы и ее временной динамики, приведены результаты экспериментов и теоретического моделирования. Предназначен для научных сотрудников, инженеров, аспирантов и студентов старших курсов, специализирующихся в области лазерной физики.

В монографии изложены основы метода фиктивных областей при приближенном решении задач математической физики в сложных областях. Он основан на переходе к задаче в регулярной области, целиком содержащей исходную. Рассмотрены вопросы обоснования такого подхода на дифференциальном уровне при исследовании краевых задач для эллиптических и параболических уравнений, задач на собственные значения. Строятся модификации хорошо известных итерационных методов для решения сеточных задач, возникающих при использовании метода фиктивных областей. Возможности метода фиктивных областей иллюстрируются на примерах решения задач идеальной и вязкой несжимаемой жидкости, фильтрации под гидротехническим сооружением. Для специалистов по прикладному математическому моделированию, студентов старших курсов.

Монография посвящена разработке основ теории и методологии идентификации математических моделей процессов теплообмена на поверхности тел при наличии, в общем случае, кондуктивного, конвективного и радиационного переноса теплоты, физико-химических превращений и вдува газообразных продуктов разложения материалов в пограничный слой. Подробно описаны соответствующие вычислительные процедуры и комплекс программ, созданный для индентификации математических моделей. Даются рекомендации по использованию программного комплекса и многочисленные примеры решения методических задач. С помощью данного комплекса проведены исследования ряда проблем, описание которых и полученные результаты также приведены в монографии. Для научных работников и инженеров, преподавателей, аспирантов и студентов, занимающихся теплофизическими и теплотехническими исследованиями.

Изложены общие методы решения задачи Коши для обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка и их иллюстрация на примере уравнения Риккати. На основе трех аппроксимирующих уравнений выведены новые асимптотические решения уравнения Риккати. Получены приближенные формулы для решения линейного уравнения второго порядка, непрерывные в точках поворота. Представлено точное условие квантования и точные выражения для коэффициентов отражения и прохождения потенциального барьера. Дано общее решение граничной задачи для системы уравнений Максвелла методом интеграла Фурье. Николай Евгеньевич Цапенко - канд. физ.-мат. наук, доц. каф. высшей математики Московского гос. горного университета. Для научных работников, специализирующихся в области математической физики. Может быть полезна аспирантам и студентам старших курсов технических университетов.

На основе уравнений полевой теории дефектов с использованием кинематических тождеств для упругого континуума с дефектами и динамических уравнений калибровочной теории рассмотрены закономерности распространения плоских гармонических волн в вязкоупругих и упруговязкопластических средах. Определены скорости распространения волн, показатели преломления и поглощения. Проанализированы структура волн и особенности корреляции волн смещений и волн поля дефектов, определяющих пластическую деформацию.