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.

Монография посвящена построению, исследованию и применению однородных методов математического моделирования квазистационарных электромагнитных полей в областях с проводящими и непроводящими подобластями. Изучаются задачи, в которых электромагнитные процессы внутри области протекают совместно с явлениями во внешней электрической цепи, теплопроводностью и движением проводников. Построены и обоснованы корректные математические модели и доказана их применимость. Для численного решения задач построены соответствующие конечноразностные алгоритмы, обладающие свойством полной консервативности. Основными объектами моделирования являются процессы электродинамического ускорения проводящих тел в ускорителе типа рельсотрон и явления, и явления его сопровождающие. рассмотрены и численно решены задачи различной пространственной размерности (от нуль- до трехмерной). Для специалистов по математическому моделированию, прикладной и вычислительной математике, физиков, занимающихся вопросами электромагнитного излучения.

В настоящей монографии изложены математические модели макроскопической электродинамики. Рассматриваются уравнения Максвелла для электромагнитных полей в однородных, неоднородных и анизотропных средах, в диспергирующих, движущихся и сверхпроводящих средах, в киральных, биизотропных и композитных материалах. Построены базисные монохроматические электромагнитные поля в декартовых, цилиндрических и сферических координатах, распространяющиеся в обычных и композитных средах. Разработаны модели классических и неклассических граничных условий на поверхностях раздела сред и на тонких экранах. Получены решения модельных задач электродинамики. Книга предназначена для научных работников, аспирантов и студентов математических и физических специальностей.

В монографии изложены новейшие достижения в области аналитического и компьютерного моделирования механических процессов в конденсированном веществе с микроструктурой. Подробно обсуждаются как методы компьютерного моделирования, так и теоретические основы описания процессов деформирования и разрушения. Подходы, рассматриваемые в книге, особенно важны для описания процессов. при которых происходит нарушение сплошности материала. а также при переходе на масштабные уровни, на которых существенным оказывается учет атомарного строения вещества, в частности, для описания наноструктур. Монография содержит как оригинальные результаты автора, так и необходимые сведения учебного характера из соответствующих разделов механики. Книга основана на материалах, опубликованных автором в последние годы в российских и зарубежных издательствах. Для научных сотрудников, преподавателей, аспирантов и студентов вузов, обучающихся по физическим и математическим специальностям.

Можно ли создать формализованный аппарат термодинамики, в том числе и для самоорганизующихся систем, как раздала теоретической физики, соответствующий сегодняшнему пониманию протекающих неравновесных и нелинейных процессов в открытых системах с хаотической динамикой? В монографии излагаются проблемы математического и численного моделирования нелинейных процессов в открытых физико-химических локально-неравновесных системах с фазовыми переходами и самоорганизацией, которые ранее методами классической термодинамики не могли быть решены. Эти задачи на основе принципа локального неравновесия позволяют на феноменологическом уровне в рамках хаотической динамики описать возникновение и эволюцию гомо- и гетерофазных флуктуаций, ответственных за возникновение новых структур. Учитываются трудно формализуемые потери энергии, последействие и релаксация, которые приводят к бифуркационным явлениям, забыванию начальных условий и, как следствие, - необратимости. эффективность разработанного термодинамического подхода проверена на задачах в системах с процессами переноса энергии, массы, импульса и заряда при наличии источников и стоков, межфазного слоя с испарением и конденсацией, химическими реакциями и некоторых задачах нерегулярной динамики, включающих самоорганизацию, в биофизике и медицине. Книга может быть полезна как специалистам в области термодинамики сплошных сред, гидродинамики, синергетики, так и студенческой аудитории, в частности магистрам, специализирующимся в области термодинамик и реальных процессов.

Данное издание содержит незаурядное толкование статистических концепций в том объеме, в каком они влияют на теоретическую физику и формируют основу современной термодинамики. Обширный набор представленных тем позволяет составить лекции по самым разным вопросам: от термодинамики и случайных матриц до термодинамических функций Грина и критических экспонент, от распространения звука в твердых телах и жидкостях до природы квазичастиц в квантовых жидкостях и переходных матрицах. Будучи пронизанной духом, далеким от менторского, а по стилю приближаясь скорее к дружеской беседе. нежели к учебному курсу, эта книга являет собой отличный инструмент, позволяющий разжечь интерес у студентов и молодых исследователей к этой области науки.

Несмотря на ведущиеся во всем мире широкие и разносторонние исследования, имеющие целью выяснение причин и механизмов гипертонической болезни, задача эта до сих пор остается нерешенной. В монографии предпринята попытка изучения причин и механизмов формирования гипертонической болезни с помощью междисциплинарного подхода, который предусматривает, наряду с проведением генетико-физиологических исследований, использование методов физического анализа гемодинамических и других физиологических процессов, создание математических и компьютерных моделей изучаемых функций и позволяет систематизировать полученные знания, прогнозировать возможный ход патологического процесса. наметить ключевые звенья в его развитии, что имеет важное значение для практической медицины и проведения профилактических мероприятий. Монография рассчитана на широкий круг читателей - научных работников (биологов, физиков, физиологов, математиков), медицинских работников, студентов и аспирантов университетов физических, технических и медицинских специальностей.

В монографии описан комплекс алгоритмических и аппаратурно-программных средств математического моделирования различных физических процессов и природных явлений. Особое внимание уделено задачам физики низко- и высокотемпературной плазмы, нанотехнологий (включая нанофотонику и наноматериалы) и биоинформатики. Отражены основные этапы процесса моделирования, включая разработку математических моделей и последовательных и параллельных методов, проверку их адекватности и реализацию на распределенных вычислительных системах. Монография рассчитана на специалистов в области математического моделирования, параллельных вычислительных технологий, распределенных вычислительных и GRID систем, а также параллельного программирования.

В настоящей книге моделирование и классификация наноструктур рассматриваются на основе построения динамической вероятностной модели взаимодействия измерительного прибора и измеряемого объекта. Показано, что характер этого взаимодействия определяется четырехзначной логикой, приводящей к бесконечномерной стохастической матрице — хранилищу информации о результатах квантовых измерений. Исследуется возможность квантового анализа структуры атомов и размеров нанообъектов, а также дедуктивного построения Периодической системы элементов с учетом принципов гармоничной самоорганизации на основе матриц квантовых измерений. Приведены примеры применения мультимедийного комплекса «Квартика», предназначенного для анализа атомных и наноструктур на основе четырехзначной логики измерений. Книга рассчитана на инженеров-исследователей, специализирующихся в области наноматериаловедения ; может быть интересна студентам и аспирантам.

Книга избранных трудов А. А. Иванова составлена из его оригинальных работ. Основную ее часть составляют статьи по физике плазмы, различным неустойчивостям в плазме, пучкам электронов в плазме, а также по квазилинейной релаксации и высокочастотным электромагнитным полям. Часть работ посвящена неравновесной плазме, плазменно-пучковому разряду (ППР) в химически активной плазме, плазме в скрещенных электрических и магнитных полях, плазменной центрифуге и разделению изотопов. В сборник включены исследования по электронно-циклотронному разряду, ионным источникам, плазменным двигателям, а также по неустойчивости течений в магнитной гидродинамике. Эти труды во многом определили развитие нескольких направлений физики и технологии. Работы А. А. Иванова отличаются ясностью изложения и могут составить фундаментальную базу для современных исследований и технологических разработок. Для специалистов в области физики плазмы.

В книге известного российского учёного изложены новые теоретические подходы к изучению эволюционных процессов в тороидальной плазме. Последовательно представлены математические модели - от общих к более простым. Построены модели для комплексного изучения эволюции плазмы. Рассмотрены некоторые задачи управления и оптимизации, обратные задачи. Описаны и исследованы численные методы. Обсуждено программное обеспечение, реализующее модели. Уделено внимание средствам автоматизации вычислительного эксперимента и информационным технологиям. Приведены и проанализированы физические результаты. Содержание книги основано на работах автора, выполненных в течение последних двадцати пяти лет. Некоторые результаты публикуются впервые. Книга предназначена для специалистов в области управляемого термоядерного синтеза, математического моделирования, вычислительной математики, программирования наукоёмких задач, а также аспирантов и студентов, осваивающих указанные научные направления. Данная работа уникальна с точки зрения комплексности рассмотрения проблемы и глубины её анализа.

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 разработаны и представлены: физическая модель распространяющегося в объеме г.ц.к. кристалла единичного кристаллографического скольжения, методика моделирования на ЭВМ расширения связанной с этим скольжением замкнутой дислокации, алгоритмы и программы, позволяющие методами имитационного компьютерного моделирования воспроизводить, исследовать и описывать элементарное скольжение как единый целостный процесс. В формулировке дислокационной микромеханики это соответствует моделированию действия дислокационного источника и процесса двухмерного расширения замкнутой планарной дислокационной петли, образующей фронт элементарного скольжения. Книга будет полезна специалистам, ведущим исследования в области физики прочности и пластичности с использованием методов математического моделирования, а также студентам и аспирантам соответствующих специальностей. Отдельные ее разделы могут быть использованы в курсе "Компьютерное моделирование в физике".

В монографии представлено обобщение результатов разработки и использования полной нестационарной полуторамерной численной модели конвективного облака и её модификаций. Модель позволяет получать и интерпретировать данные о пространственно-временном распределении основных характеристик конвективных облаков. Разработаны разные версии модели, учитывающие такие процессы, как электризация и разделение зарядов, взаимодействие облачных и аэрозольных частиц, влияние конвективного облака на безопасность полетов др. Имеется версия модели, предназначенная для прогноза образования и развития конвективных облаков и связанных с ними опасных явлений. Наряду с моделями большой размерности, полуторамерные нестационарные модели являются эффективным инструментом для решения определенного круга фундаментальных и прикладных задач физики облаков. По сравнению с первым изданием, опубликованным в 2007 г., монография дополнена рядом новых материалов.