В учебном пособии изложен материал по применению методов компьютерного моделирования для исследования физических систем. В каждой главе рассмотрена самостоятельная физическая задача, в ней содержится введение в суть проблемы, изложены рецепты и алгоритмы ее решения, дано описание рабочей программы на языке Фортран 90, а также приведены примеры ее использования. Рассмотренные задачи относятся к областям статистической физики и физики конденсированных систем, физики фракталов, перколяционных и хаотических явлений. Для более глубокого усвоения материала, к каждой главе прилагаются задачи и упражнения для самостоятельной работы. Для студентов, аспирантов и преподавателей физических, физико-химических специальностей, а также научных сотрудников.

Приведены принципы организации гибких автоматизированных производственных систем (ГАПС) в химической и смежных отраслях промышленности. Рассмотрены их структура и способы функционирования. Изложены вопросы моделирования и структурно-параметрического синтеза ГАПС. Описаны цели и задачи управления гибкими автоматизированными производственными системами. Для студентов химико-технологических вузов. Может быть полезна инженерно-техническим и научным работникам химической и смежных отраслей промышленности.

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.

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.

Анализируются физические свойства и электронные модели нового класса высокотемпературных сверхпроводников в слоистых соединениях на основе железа. Несмотря на различны химический состав и различие в кристаллической структуре, они имеют похожие физические свойства, обусловленные электронными носителями в FeAs-слоях и их взаимодействием с флуктуациями магнитного порядка. Исключительный интерес к ним объясняется перспективами практического применения. В монографии дается полная картина формирования их физических свойств на основе теоретических моделей и электронной структуры. Книга рассчитана на широкий круг читателей: физиков, изучающих электронные свойства FeAs-соединений, химиков, синтезирующих эти соединения, и специалистов, занимающихся расчетами электронной структуры твердых тел. Она будет полезна не только исследователя, работающим в области сверхпроводимости и магнетизма, но также студентам, аспирантам и всем тем, кто хочет ознакомиться с этой актуальной областью физического материаловедения.

В книге представлены базовые понятия теории переходной схемотехники, необходимые для разработки новой элементной базы суперкомпьютеров различных типов. Теорию переходной схемотехники, необходимые для разработки новой элементной базы суперкомпьютеров различных типов. Теорию переходной схемотехники отличает новая компонентная концепция синтеза наноструктур, в которой минимальным компонентом для синтеза схем является не транзистор, а материал и переход (связь) между материалами. Приводятся данные экспериментального 2D и 3D моделирования физических и электрических процессов в кремниевых переходных наноструктурах с минимальным топологическим размеров 10-20 нм и сравнительный анализ 4-х типов схемотехник. Книга может быть рекомендована научным работникам, аспирантам и инженерам, специализирующимся в области разработки элементной базы суперкомпьютеров и альтернативных вычислительных систем, а также бакалаврам и магистрам, обучающимся по специальностям "Нанотехнология и микросистемная техника", "Электроника и наноэлектроника", "Вычислительные системы, комплексы и сети".

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.

Определены состав и структура геоинформационного обеспечения задач мониторинга окружающей среды и климата. Рассмотрены требования к формированию базы данных, позволяющей накапливать разнородную информацию, получаемую в результате междисциплинарных исследований объекта мониторинга. Описана модульная структура геоинформационной системы, базы данных и рассмотрен состав программного обеспечения и системы основных и тематических цифровых карт исследуемых территорий. Обсуждаются вопросы обработки космических снимков и создания комплекса прикладных программ моделирования я в составе геоинформационного обеспечения комплексного мониторинга и использования результатов численного моделирования.

Сборник статей подготовлен по материалам докладов V Международной конференции "Компьютерный анализ данных и моделирование" (июнь 1998 г., Минск), организованной Белорусским государственным университетом. Тематика статей соответствует следующим научным направлениям: робастный анализ данных; многомерная статистика; классификация и распознание; анализ временных рядов; статистическое прогнозирование; статистическое моделирование; моделирование технологических процессов; обработка сигналов; статистика в экономике, финансах и других областях; программное обеспечение анализа данных и статистического моделирования. Для специалистов, работающих в области математической и прикладной статистики, компьютерного моделирования и их приложений в экономике, бизнесе, технике, экологии, медицине и других областях.

Сборник статей подготовлен по материалам докладов V Международной конференции "Компьютерный анализ данных и моделирование " (июнь 1998 г., Минск), организованной Белорусским государственным университетом. Тематика статей соответствует следующим научным направлениям: робастный анализ данных; многомерная статистика, классификация и распознание; анализ временных рядов; статистическое прогнозирование; статистическое моделирование; моделирование технологических процессов; обработка сигналов; статистика в экономике, финансах и других областях; программное обеспечение анализа данных и статистического моделирования. Для специалистов, работающих в области математической и прикладной статистики, компьютерного моделирования и их приложений в экономике, бизнесе, технике, экологии, медицине и других областях.

На основе математического моделирования изучаются взаимосвязанные гидродинамические процессы в скважине, имплозионной камере и нефтяном пласте при имплозионном воздействии на призабойную зону. Представлены результаты вычислительных экспериментов, позволяющие исследовать динамику характеристик массопереноса в системе "скважина - имплозионная камера - пласт" и оценить основные параметры имплозионного воздействия на призабойную зону пласта - амплитуду и частоту, объемы жидкости, поступающей из скважины в пласт и из пласта в скважину, динамику образования трещин и их длину. Для научных сотрудников и специалистов в области математического моделирования разработки нефтяных месторождений с применением методов увеличения нефтеизвлечения, а также для студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

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.

Представлена математическая модель формирования и эволюции зеренной структуры интерметаллического соединения Ni3Al при высокотемпературном синтезе из порошковой смеси чистых элементов в режиме теплового взрыва под давлением и при экструзии продукта высокотемпературного синтеза.

В сборнике представлены тезисы докладов на юбилейной конференции, посвященной 20-летию Института проблем нефти и газа РАН, содержащие результаты фундаментальных и прикладных исследований по проблемам нефти и газа, полученные в последние годы коллективом сотрудников Института, учеными академических институтов и высших учебных заведений страны. Рассмотрены вопросы энергетики и динамики Земли, нефтегазовой геологии, геофизики, геохимии. Представлены результаты исследований гидротермодинамических процессов в насыщенных пористых и сложнопостроенных средах. Предложены методы, технологии и системы разработки месторождений, математическое и имитационное моделирование при поисках, разведке, разработке месторождений нефти и газа, транспортировке углеводородного сырья. Часть докладов посвящена проблемам обеспечения охраны окружающей среды, экологической безопасности и экономическим проблемам развития нефтегазового комплекса, энергетической безопасности России.

Впервые с единых методологических позиций современной физико-химической термодинамики изложены методы описания равновесия пар - жидкость, пар - жидкость - твердое тело и выпадения парафинов в системах, содержащих значительное количество неуглеводородных компонентов. Приведены методы расчета и алгоритмы, позволяющие моделировать фазовое состояние систем природных углеводородов в процессе разработки и эксплуатации залежей. Для научных работников, занимающихся разработкой и эксплуатацией нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений.

Описаны различные методы увеличения нефтеотдачи пластов при заводнении: циклическое заводнение с переменой направления фильтрационных потоков, заводнение с применением полимеров, мицеллярных растворов, щелочей, кислот, поверхностно-активных веществ, двуокиси углерода и др. Даны математические модели процессов, приведены способы контроля за ними и методы оценки их эффективности. Для инженерно-технических работников, занимающихся проектированием разаработки и разработкой нефтяных месторождений с поддержанием пластового давления.

В сборнике рассматривается состояние развития термических методов воздействия на нефтяные пласты с целью интенсификации добычи нефти и повышения степени ее извлечения из недр. Освещается общая картина внедрения термических методов в стране, результаты лабораторных, экспериментальных и теоретических исследований, а также наиболее важные опытно-промышленные работы. Излагаются развиваемые в СССР подходы к проектированию термических методов, их математическое моделирование и расчеты на ЭВМ. Приводятся перспективные направления развития термических методов путем сочетания их с заводнением и химическим воздействием на пласты. Расчитано на научных и инженерно-технических работников нефтедобывающей промышленности и других смежных отраслей, преподавателей и студентов высших учебных заведений.

Рассмотрены методика выбора эффективных систем разработки нефтяных месторождений, задачи и критерии управления разработкой. Даны гидродинамические и экономико-математические модели процесса нефтедобычи при заводнении и при применении других методов повышения нефтеотдачи пластов. Приведены примеры оптимизации систем разработки нефтяных месторождений. Для инженерно-технических и научных работников нефтедобывающих предприятий, проектных и научно-исследовательских институтов; будет полезна студентам старших курсов нефтяных вузов, обучающимся по специальности "Технология и техника добычи нефти.

Представлены оригинальные результаты в области математического и численного моделирования механического поведения разнопрочных и сыпучих сред. С помощью предлагаемых моделей определялись зоны локализации деформаций. Исследованы процессы распространения упругих и упругопластических волн в разрыхленных средах. Построены модели смешанного типа, описывающие течение сыпучих материалов при наличии застойных зон квазистатического деформирования. Были рассмотрены вопросы численной реализации моделей механики сыпучих сред на многопроцессорных вычислительных системах. Книга предназначена научным работникам, преподавателям университетов, аспирантам и студентам старших курсов, специализирующимся в области механики деформируемых сред, математического моделирования и смежных областях прикладной и вычислительной математики.

Предложена и исследована математическая модель процесса спекания порошковых катодов. Учитывается, что химические превращения происходят с изменением объема и сопровождаются появлением механических напряжений и деформаций дополнительно к напряжениям и деформациям вследствие высоких градиентов температур. В модели полагается, что химические реакции тормозятся слоем продукта. В работе проведена оценка параметров модели. Определены распределения температуры, концентраций элементов и соединений, относительного объема образца и объемных деформаций.

Сборник посвящен актуальным проблемам математического моделирования субмикронных технологий и квантовых наноприборов. Основное внимание уделено наиболее важным проблемам, таким как фотолитография, травление и осаждение тонких пленок, электронная литография, надежность соединений и корпусов микросхем, квантовое поведение нанотранзисторов. Отдельно рассмотрены квантовые модели структур с пониженной размерностью, спиновых структур, методы квантовой обработки и передачи информации, в частности квантовой криптографии. Обсуждается возможность построения полномасштабного твердотельного квантового компьютера на ядерных спинах кремния. Для специалистов в области микро- и наноэлектроники, аспирантов и студентов старших курсов соответствующих специальностей.