Цель работы, представленной в настоящей монографии, - создание математических моделей для хроматографических методов анализа, которые позволяли бы проводить расчеты, детально отражающие или предвосхищающие натурные эксперименты. Такое математическое моделирование должно опираться на надежные теоретические подходы, оперирующие объективными характеристиками и параметрами, взятыми из фундаментальной теории, так и на хорошее знание практики рассматриваемых видов хроматографии. Поэтому наряду с изложением теоретических подходов и моделей в книге приводятся необходимые сведения о принципах, техническом устройстве и особенностях методов аналитической хроматографии. В монографии развиваются теоретические подходы к описанию хроматографических процессов, механизм селективности которых обусловлен вандерваальсовыми взаимодействиями. Рассмотрены общие вопросы теории высокоэффективной хроматографии и ее детально проработанные приложения для методов газовой и жидкостной хроматографии. Новизна материала во многом обусловлена применением теории обобщенных зарядов, а также некоторыми новыми подходами в области феноменологии процессов адсорбции и конкурентной сорбции. Вопросы, затронутые в работе, относятся к ключевым областям физической и аналитической химии. Книга предназначена для научных работников, занимающихся сорбционными процессами, адсорбцией, хроматографией, методами математического моделирования в химии. Методики расчетов могут быть полезны для научных и аналитических лабораторий, работающих в области экомониторинга, в фармацевтической, пищевой, нефтяной и газовой промышленност. Книга представляет интерес для студентов, аспирантов, сотрудников и преподавателей химических кафедр и лабораторий университетов.

Очередной выпуск межвузовского сборника содержит статьи, посвященные разработке и развитию современных математических моделей и методов решения широкого круга задач механики деформируемого твердого тела, включая задачи исследования деформирования и разрушения материалов и конструкций при различных физико-механических воздействиях, в частности, нелинейные и нестационарные задачи оболочечных конструкций, задачи нестационарного взаимодействия сред и конструкций. В статьях отражены теоретические и экспериментальные исследования, математические модели, вопросы алгоритмизации и компьютерного моделирования физико-механических процессов, методология оптимального проектирования несущих конструкций с учетом различных критериев и ограничений.

Очередной выпуск межвузовского сборника содержит статьи, посвященные разработке и развитию современных математических моделей и методов решения широкого круга задач механики деформируемого твердого тела, включая задачи исследования деформирования и разрушения материалов и конструкций при различных физико-механических воздействиях, в частности, нелинейные и нестационарные задачи оболочечных конструкций, задачи нестационарного взаимодействия сред и конструкций. В статьях отражены теоретические и экспериментальные исследования, математические модели, вопросы алгоритмизации и компьютерного моделирования физико-механических процессов, методология оптимального проектирования несущих конструкций с учетом различных критериев и ограничений.

В книге излагаются принципы действия и современные достижения в разработке газодинамических лазеров - мощных источников излучения, получаемого при быстром охлаждении газа. Книга включает изложение основ квантовой электроники и кинетики колебательного энергообмена и других физико-химических процессов в газах, а также газодинамики релаксирующих сред применительно к описанию течения в соплах газодинамических лазеров. описаны математические модели процессов в инфракрасных газодинамических лазерах (на молекулах углекислого газа, окиси углерода и др.) и эксперименты с этими лазерами. Рассмотрены проблемы создания фоторекомбинационных и плазмодинамических лазеров. Изложение рассчитано на читателей, интересующихся новыми разработками и впервые изучающих эти вопросы, - студентов, аспирантов, инженеров, а также на специалистов в области физико-химической кинетики, газодинамики и новой техники.

Книга является пособием по курсу "Моделирование химико-технологических процессов". Она состоит из трех частей. Первая часть книги знакомит с основными понятиями и определениями, а также со способами моделирования. Вторая часть посвящена кинетике и макрокинетике процессов, рассмотрению влияния на нее тепловых и диффузионных факторов и гидродинамики потоков в аппаратах. В третьей части изложены принципы построения различных моделей и вопросы оптимизации процессов химической технологии. Книга предназначена для студентов химико-технологических вузов. Она может быть полезна инженерно-техническим работникам химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

В предлагаемом тематическом сборнике представлены статьи, посвященные различным аспектам мониторинга, моделирования и прогноза параметров природной среды в Арктике. В сборник вошли результаты исследований, выполненных в лаборатории гидрометеорологии Арктики Гидрометцентра России в 2014-2016 гг. в рамках проекта гранта РНФ 14-37-00053. Обсуждаются современные проблемы долгосрочного прогнозирования и подходы к их решению на основе физико-статистических и гидродинамических (численных) методов. Особое внимание уделено описанию современных математических моделей процессов и явлений применительно к Арктическому региону. В отдельных статьях рассмотрены разработка новых расчетных и программных алгоритмов, опыт применения совместных моделей с высоким пространственным разрешением, результаты валидации моделей натурными данными.Сборник представляет интерес для специалистов в области прогнозирования и мониторинга окружающей среды в полярных регионах.

В настоящей работе методом численного эксперимента исследованы особенности формирования деформационного рельефа на поверхности поликристаллических стальных образцов в основном состоянии и с модифицированными поверхностными слоями. Показано, что в процессе одноосного нагружения на свободной поверхности формируются мезоскопические структуры в виде протяженных переплетающихся складок, ориентированных перпендикулярно оси нагружения. Установлено, что при наличии модифицированного поверхностного слоя с более высокими механическими свойствами по сравнению с основным материалом деформационный рельеф становится более сглаженным за счет исчезновения мелких складок. Исследовано влияние толщины и модифицированного поверхностного слоя на характеристики деформационного рельефа. Проанализировано напряженное состояние на поверхности и в объеме поверхностно модифицированного материала.

В книге рассмотрены математические модели макросистем в термодинамике и микроэкономике, выделены их общие свойства и различия. Изучены особенности моделей макросистем с сегрегацией. Введена характеристика необратимости процессов в микроэкономике. Сформулированы и решены задачи об эффективном извлечении целевого потока (энергии, капитала) в неравновесных системах, содержащих управляющую подсистему, а также задачи о минимизации затрат внешних ресурсов для поддержания в системе неравновесного состояния. Рассмотрены оптимальные процессы в замкнутых системах и выбор оптимальных параметров управляющей подсистемы в открытых системах. Приведены результаты приложения общей методологии исследования макросистем к процессам разделения, тепловым машинам и тепловым насосам, химическим реакторам, задачам термостатирования, задачам извлечения капитала и др. Для специалистов в области оптимального управления в макросистемах.

В монографии изложены методологические вопросы построения интеллектуальных систем (ИС) на примере промышленных процессов переработки нефтяных фракций на Pt-катализаторах с применением их для компьютерного прогнозирования и управления производством. Показана объективная необходимость использования ИС при подготовке инженеров-технологов на принципах непрерывности и энциклопедичности образования. Обобщены методы построения математических моделей гетерогенно-каталитических процессов с учетом дезактивации и старения катализаторов. Приведены примеры практического использования ИС для моделирования, расчета, оптимизации и прогнозирования промышленных процессов. Книга предназначена для специалистов в области химической технологии, а также для студентов и инженерно-технического персонала нефтехимических и нефтеперерабатывающих заводов.

Представлены сведения об основных параметрах математических моделей горения материалов в различных режимах. Впервые показано, что учет термодинамических и кинетических характеристик фазовых переходов, сопровождаемых химическими реакциями, позволяет объяснить и описать особенности горения материалов, а также их отличие от горения газовых смесей и перехода горения в детонацию. Для инженеров и научных работников, специализирующихся в области физики и теории горения и взрыва.

В монографии рассмотрены основные положения теории и методов информационных технологий для систем с распределенными параметрами. Приведены математические модели процессов разделения многокомпонентных смесей, горения, тепломассопередачи и течений пузырьковых газожидкостных смесей в технологических установках. Сформулированы и решены краевые задачи анализа стационарных и динамических режимов ректификационных колонн и трубчатых печей. Изложены теоретические и практические основы кавитационных технологий двухфазных потоков с целью интенсификации различных технологических процессов за счет турбулентного перемешивания и активации жидкости. Рассматриваются модели двухфазных суперкавитационных течений в технологических аппаратах. Показаны приложения и перспективные возможности использования гидротермодинамических характеристик суперкавитационных аппаратов различного типа и других задач механики многофазных сред. Книга будет полезна для научных и инженерно-технических работников, проектирующих и исследующих информационные системы с распределенными параметрами, 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.

В работе обсуждаются возможности использования методов теории оптимального управления в области термической обработки материалов и их поверхностей. Для анализа физико-математических моделей технологических процессов, учитывающих разнообразные физико-химические процессы и потому являющихся многопараметрическими, предлагается подход, основанный на сочетании анализа размерностей и теории управления для динамических систем с распределенными параметрами. В качестве примера проанализирована модель термической обработки плоского слоя материала с использованием ТВЧ-нагрева.

В монографии в популярной форме представлены основные элементы технологии построения адаптивных разностных сеток в двумерных и трехмерных областях и на их границах. Базисной математической моделью этой технологии является краевая задача Дирихле для обращенных уравнений Бельтрами и диффузии. Адаптация сеток осуществляется с помощью управляющей метрики, входящей в указанные уравнения. Приведены численные результаты по построению адаптивных трехмерных сеток и решению краевых задач на таких сетках. Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников, аспирантов и студентов, занимающихся вопросами расчетов пространственных прикладных задач в областях со сложной геометрией границ.

В книге изложен новый подход к созданию единой концепции построения математических моделей и интеллектуальных программных комплексов для объектов нефтегазопереработки, обеспечивающей их мониторинг, оптимизацию и прогнозирование. Разработан подход к описанию кинетики многокомпонентных каталитических процессов, вовлеченных в производство полуфабрикатов синтетических моющих средств - линейных алкилбензолов. Предназначена для преподавателей, студентов и аспирантов технических вузов, а также широкого круга читателей, интересующихся проблемами моделирования и оптимизацией процессов химической технологии.

В книге подробно изложены результаты экспериментального изучения закономерностей высокотемпературной деформации при растяжении и сжатии промышленных алюминиевых сплавов в широком скоростном диапазоне, включая интервалы проявления сверхпластических свойств. Показано, что сверхпластичность имеет место в термомеханических режимах динамической рекристаллизации, в процесс которой исходная деформированная или литая структура становится равноосной ультрамелкозернистой. Установленные данные позволили рассмотреть эффект с позиций самоорганизации диссипативных структур и привлечь для математического моделирования методы нелинейной динамики, в частности аппарат теории катастроф. В рамках сформулированных определяющих соотношений дано аналитическое решение задач управления технологическими процессами прессования кругового прутка в конической матрице и изготовления листа прессопрокаткой с целью получения конечного продукта с качественной ультрамелкозернистой структурой. Выявлены закономерности реализации устойчивой сверхпластической деформации при одноосном растяжении. Приведены примеры конкретных технологических операций объемного формоизменения с использованием сверхпластичности. Изложенные в монографии экспериментальный подход и математические модели могут быть привлечены для решения задач оптимизации энергосиловых и кинематических параметров формообразования наноструктурированных материалов. Для студентов, аспирантов, научных работников высших учебных заведений, институтов РАН, НИИ а также для инженерно-технических работников промышленных предприятий.

В пособии рассматривается круг проблем, связанных с построением макрокинетических моделей сложных реакций. Кратко излагается основной формализм макрокинетики, уравнения скорости, расчет констант равновесия обратимых реакций с участием поправки на неидеальность реакционной смеси. Дается характеристика типовых кинетических экспериментальных реакторов и их математические описания. Приводится метод статистической корректировки экспериментальных данных, математические методы и алгоритмические средства, необходимые для идентификации и анализа кинетических моделей. Материал пособия сопровождается учебными программами для ЭВМ, с помощью которых выполняются упражнения и домашние задания. Для студентов, аспирантов и исследователей в области математического моделирования химических процессов и реакторов.

В работе приведены экспериментальные и теоретические исследования складчатых структур, формирующихся на свободной поверхности поликристаллических материалов в процессе одноосного растяжения. На примере ферритно-мартенситной стали ЭК-181 продемонстрированы общие закономерности образования и эволюции складчатого деформационного рельефа. Методами численного моделирования показано, что поликристаллическая структура материала может являться условием формирования локальной кривизны изначально плоской поверхности и, следовательно, периодического распределения нормальных растягивающих и сжимающих напряжений.

Книга посвящена вопросам создания современного многоцелевого инструментария для исследования процессов проектирования, анализа функционирования и управления сложными системами на базе построения иерархических систем математического моделирования и определенных принципов их использования, позволяющего воспроизводить, анализировать и оптимизировать изучаемые процессы.Системное моделирование, представляющее собой достаточно универсальный подход, объединяющий множество решаемых проблем, является сегодня единственным претендентом на роль беспристрастного и адекватного помощника при создании и управлении сложными взаимосвязанными системами в социально-экономической, военной, экологической и других областях человеческой деятельности. В книге изложены основные принципы, а также схемы создания и применения систем моделирования в различных предметных областях. Для примера подробно разобран вариант разработки системы моделей для исследования вооруженной борьбы. С учетом сложности изучаемого процесса это позволяет показать наиболее полно преимущества системного моделирования. Книга адресована широкому кругу специалистов, от студентов до профессионалов.

Предлагается физическая и математическая модель, позволяющая конструировать функционально градиентные материалы, в том числе и пористые, исследовать их деформирование и разрушение при интенсивных импульсных нагрузках. На основе развиваемых в работе представлений, базирующихся на теории мезоскопических явлений академика В. Е. Панина, проведено численное исследование особенностей распространения ударных волн и трансформации энергии падающего импульса в материалах с градиентным распределением физико-механических свойств. Проведены тестовые расчеты по оценке достоверности изложенной модели.

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".

В монографии рассмотрены микро-, мезо- и макроскопические аспекты процессов деформирования и разрушения твердых тел, а также моделирование физических процессов в сложных средах. Книга предназначена для специалистов в области механики, молекулярной динамики, вычислительной математики и физики пластичности и прочности материалов.

Книга посвящена рассмотрению комплекса вопросов, связанных с идеологией построения математических моделей процесса уноса массы композиционных теплозащитных материалов, сформировавшейся в результате многолетних исследований, выполненных авторами при проектировании различных высокоэнергетических устройств. Большое внимание в книге уделяется численным методам решения возникающих при этом сложных физико-математических задач, комплексному анализу экспериментальных данных и методам расчета конвективного теплообмена. Материалы, помещенные в книгу, в течение многих лет использовались в учебной работе со студентами МГТУ им. Н. Э. Баумана. Книга может быть полезна студентам старших курсов, аспирантам и научным работникам, связанным с решением различных задач в области тепловой защиты высокоэнергетических устройств.

В работе численно анализируются деформационные процессы на мезоуровне в трехмерных поликристаллах в условиях растяжения. Трехмерные модели поликристаллических структур сгенерированы методом пошагового заполнения. Упругопластический отклик зерен описывается с учетом соотношения Холла–Петча, деформационного упрочнения и упругой анизотропии на мезоуровне. Методом численного эксперимента исследованы процессы зарождения и развития пластических сдвигов на поверхности и в объеме поликристаллических образцов. Анализируется роль свободной поверхности и межзеренных границ в развитии деформационных процессов на мезоуровне. Ключевые слова: численное моделирование, поликристаллическая структура, трехмерная модель, пластическая деформация.

В монографии приведен обзор существующих к настоящему времени математических моделей пластической деформации ГЦК-металлов, сформулированных на основе концепции упрочнения и отдых. В рамках этой концепции сформулированы математические модели одноосной пластической деформации ГЦК-монокристаллов чистых металлов. Приведен обор экспериментальных исследований термического и деформационного упрочнения сплавов со сверхструктурой. Сформулированы математические модели пластической деформации сплавов со сверхструктурой. Предназначена для широкого круга специалистов: научных сотрудников, инженеров, работающих в области материаловедения и физики конденсированных систем (металлов и сплавов), преподавателей, аспирантов и студентов, специализирующихся в области материаловедения.

Работа посвящена математическому моделированию и анализу статического напряженно-деформированного состояния в окрестности горной выработки (проходки, штрека) с учетом нагрузки от наседающих масс или от массовых сил в окрестности выработки. Обсуждаются проблемы моделирования волновых процессов, протекающих в окрестности выработки, при приложении импульсной нагрузки на части ее внутренней поверхности.