Сборник посвящен 50-летию со дня основания ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени Института электросварки им. Е. О. Патона АН УССР. Содержит статьи, отражающие основные направления проводимых в институте исследований: разработка материалов и технологии производства труб для магистральных трубопроводов, технологии сварки трубопроводов; создание сварных конструкций; повышение несущей способности и долговечности сварных конструкций; техника и технология специальных видов сварки - плазменной, электронно-лучевой, сварки трением и вращающейся дугой, подводной; сварочные процессы в космосе. Рассмотрены вопросы сварки легких, цветных и высокореакционных металлов и их сплавов, разработки хорошосвариваемых сталей, развития электрошлаковой и электронно-лучевой плавки в спецэлектрометаллургии и машиностроении, применения плазмы в металлургии, разработки новых эффективных сварочных материалов, контроля качества сварных соединений, создания оборудования для сварки и спецэлектрометаллургии, автоматизации сварочных процессов и их роботизации, математического моделирования процессов сварки и металлургии. Для научных и инженерно-технических работников, занятых в области машиностроения и металлургии, а также для преподавателей и студентов вузов.

В сборнике предложены новые математические модели и алгоритмы для решения многомерных нестационарных проблем механики, физики, астрономии, экономики, медицины и др. В качестве приложений демонстрируются решения на суперкомпьютерах задач механики сплошных сред, физики плазмы и астрофизики, динамики атмосферы и океана, развития гидродинамических неустойчивостей и турбулентного перемешивания. Для специалистов различных областей науки, преподавателей, студентов.

В монографии изложены универсальные методологические подходы, позволяющие безотносительно к конкретным областям приложений строить адекватные математические модели изучаемых объектов. Представлены методы и примеры построения и анализа математических моделей для различных задач механики, физики, биологии, экономики, социологии на основе использования фундаментальных законов природы, вариационных принципов, иерархических цепочек, метода аналогий. Для специалистов по математическому моделированию, аспирантов, студентов, изучающих методы математического моделирования, вычислительного эксперимента. Первое издание — 1997 г.

Рассматриваются адаптивные импульсные технологии процессов сварки и наплавки. Предложен подход выработки оптимальных алгоритмов управления, основанный на компьютерном конструировании таких процессов. Подробно рассмотрены два разномасштабных этапа создания интегрированной модели импульсной технологии.

В монографии систематически изложены методы математического моделирования, применяемые при создании экспериментальных установок, методик и их математического обеспечения. Использование моделирования позволяет получить обоснованные требования к классу точности измерительной аппаратуры, выбрать оптимальную технологию проведения эксперимента, найти адекватное математическое описание изучаемого физического процесса и оптимальный алгоритм обработки и оценить степень точности получаемых результатов.Возможности математического моделирования демонстрируются на примерах реальных физических экспериментов из области ядерной физики.Для научных сотрудников, инженеров, математиков, занимающихся математическим обеспечением физических экспериментов, и студентов вузов соответствующих специальностей.

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.

Рассмотрены вопросы анализа и прогнозирования показателей доменной плавки с помощью математической модели, основанной на использовании материальных и тепловых балансов, дополненных расчетами тепло- и массообмена, блоком учета неравномерности распределения газа по радиусу колошника и статистическими данными о влиянии некоторых факторов на показатели работы печи. Исследованы проблемы оптимизации числа и диаметра фурм, а также агломерации концентратов. Приведены примеры расчетов и программный продукт на CD-диске. Книга адресована научным сотрудникам и специалистам, работающим в области теории металлургических процессов и металлургии чугуна, а также студентам вузов соответствующих специальностей.

Численно моделируется взаимодействие одно- и двухслойных пластин с компактным ударником пз изотропной стали. Материал пластин - ортотропный органопластик. Благодаря реализованному в программе пересчету тензоров упругих постоянных тензоров прочности моделируется поведение конструкций, содержащих несколько элементов, выполненных из анизотропных материалов с различной оринентацией осей симметрии относительно расчетной системы координат. Поведение ортотропного материала описывается упруго-хрупкой средой с использованием критерия прочности второго порядка, предложенного Ву, позволяющим учитывать различные прочностные характеристики органопластика на растяжение и сжатие. Для различных скоростей соударения исследовано влияние ориентации свойств материала на разрушение пластин и кинематические параметры ударника.

Систематизирован большой опыт работы в области математического моделирования высокотемпературных процессов теплофизики и теплоэнергетики для случаев нагрева металлургических слитков. Для студентов вузов, обучающихся по специальности "Промышленная теплоэнергетика", специалистов КБ, НИИ.

Сборник содержит статьи по теории и практике жидкостной экстракции. В нем отражены вопросы гидродинамики и массообмена, математического моделирования и автоматического регулирования экстракционных процессов. Рассмотрены также вопросы массопередачи, осложненной химическими процессами, и новые мтоды расчета оборудования. Описаны новые конструкции экстракторов. Книга представляет интерес для инженеров и проектировщиков химической, нефтехимической, фармацевтической и других отраслей промышленности, а также для студентов химических и технологических вузов.

Рассматриваются задачи математического моделирования влияния аэрозольных частиц и радиоактивных веществ на электрическое состояние атмосферы. Рассчитываются коэффициенты присоединения атмосферных ионов к аэрозольным частицам. даются оценки вклада радиоактивных веществ в интенсивность ионообразования в атмосфере. Приводятся методы расчета структуры электродного приземного слоя с учетом этих факторов в приближении классического и турбулентного электродного эффекта. Формулируется задача математического моделирования глобальной электрической цепи (ГЭС) в земной атмосфере с учетом различных генераторов, действующих в атмосфере. Рассматриваются стационарная и нестационарная модели ГЭС с учетом грозовых облаков, как генераторов электрического поля атмосферы. Обсуждаются также космические факторы, влияющие на электрическое поле атмосферы. Приводятся оценки влияния аэрозольных частиц и радиоактивных веществ на основные параметры глобальной электрической цепи.Монография представляет интерес для студентов, аспирантов, преподавателей метеорологических и экологических специальностей.

Рассматриваются задачи математического моделирования влияния аэрозольных частиц и радиоактивных веществ на электрическое состояние атмосферы. Рассчитываются коэффициенты присоединения атмосферных ионов к аэрозольным частиц, даются оценки вклада радиоактивных веществ в интенсивность ионообразования в атмосфере. Приводятся методы расчета структуры электродного приземного слоя с учетом этих факторов в приближении классического и турбулентного электродного эффекта. Формулируется задача математического моделирования глобальной электрической цепи (ГЭС) в земной атмосфере с учетом различных генераторов. действующих в атмосфере. Приводятся оценки влияния аэрозольных частиц и радиоактивных вещество на основные параметры глобальной электрической цепи.Пособие может быть использовано студентами и аспирантами метеорологических и экологических специальностей.

В книге разработаны основы стратегии моделирования сложных многостадийных процессов химической ьехнологии. Рассмотрены условия создания модели химического производства: программа, запоминающая цифровые данные и определяющая их перераспределение; библиотека стандартных подпрограмм применяемых аппаратов; набор данных, описывающих начальный поток переменных и параметры аппаратов. Приводится пример моделирования производства серной кислоты контактным способом. Подробно рассмотрены оборудование и технологический процесс. Дается краткий обзор технико-экономических показателей как критерия эффективности математического моделирования и обсуждаются вопросы использования моделирования для оптимизации сложных схем управления химическими производствами, а также пути применения приобретенных знаний в области математического моделирования к ряду инженерных проблем. Книга предназначена для исследователей и инженеров, работающих в промышленности. Она необходима также специалистам, занимающимся математическим моделированием и химической кибернетикой, студентам старших курсов и аспирантам.

Учебное пособие, основанное на лекциях, прочитанных автором в разные годы в МГУ им. М. В. Ломоносова, МФТИ и Калифорнийском университете в Беркли, является первым руководством по скейлингу на русском языке. Книга посвящена искусству построения моделей. С единых позиций рассмотрены такие, казалось бы, далекие друг от друга явления, как мощный взрыв в атмосфере, фильтрация жидкости в природных пластах, распространение трещин в упругой среде, фрактальность береговой линии и органов дыхания живых существ, турбулентность и т.д. Описан в подробностях подход реального прикладного математика к исследованию закономерностей этих явлений, позволяющий построить работающую модель с минимальным числом параметров. Учебное пособие предназначено для студентов и преподавателей физических и механико-математических специальностей, научных работников.

Книга отражает современный уровень развития численных методов и алгоритмов, ориентированных на применение современной вычислительной техники и позволяющих проводить количественный анализ математических моделей широкого класса реальных природных, социальных и технических объектов. Изложены методы решения задач линейной алгебры, систем нелинейных алгебраических уравнений, интерполяция функций, методы численного интегрирования и дифференцирования, численные методы решения задачи Коши и краевых задач для систем обыкновенных дифференциальных уравнений. Приведены основы общей теории разностных схем и ее применение к построению и анализу методов численного решения эллиптических, параболических и гиперболических уравнений, а также численные методы решения интегральных уравнений. Представлены методы генерации сеток для многомерных задач математической физики, многосеточные методы решения, численные методы для решения уравнения переноса и уравнений газовой динамики, алгоритмические основы метода конечных элементов. Для студентов старших курсов технических университетов, аспирантов и инженеров. Может быть полезна преподавателям и научным работникам.

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 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.

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 монографии рассматривается класс вполне структурированных систем помеченных переходов, представляющих собой формализм для моделирования и анализа корректности параллельных и распределенных систем, таких как вычислительные машины и комплексы с параллельной и распределённой архитектурой, параллельные программы, протоколы передачи данных, модели технологических и бизнес-процессов, при этом основное внимание уделяется разрешимости классических проблем ограниченности, достижимости, покрытия, неизбежности, поддержки управляющего состояния, останова, эквивалентности и других важных семантических и темпоральных свойств. Для научных работников, преподавателей, аспирантов и студентов, интересующихся формальными методами моделирования, анализа и верификации параллельных и распределенных систем.

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.

В сборнике представлены результаты теоретических, методических и промысловых исследований повышения эффективности нефтеизвлечения. Даны результаты физико-химических и фильтрационных исследований по подбору оптимального состава обратной эмульсии для выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин. Исследования по подбору композиций для глушения скважин, вскрывших терригенные гидрофильные породы-коллекторы юрских отложений Западно-Ноябрьского месторождения, позволили подобрать высокоэффективную композицию на основе раствора хлористого натрия технического карьерного, Рассматриваются результаты экспериментальных исследований по сравнительному анализу влияния мощности акустического воздействия на разгазирование нефти. Исследования эффективности воздействия теплоносителем на битуминозные пласты на основе комплексного изучения свойств пласта и математического моделирования процесса распространения теплового фронта по пропласткам показали возможность оптимизации теплового воздействия на добывающие и нагнетательные скважины с учетом геологического строения и теплофизических особенностей конкретного участка скважин. Применительно к опытному участку Аганского месторождения приводится алгоритм расчета параметров проведения технологии нестационарного заводнения, а также фактическая схема её реализации. На основе анализа результатов экспериментальных исследований выявлена зависимость фазового состояния парафинистых нефтей от давления. Рассмотрены особенности проведения и интерпретации результатов гидродинамических исследований скважин, оборудованных струйными насосами. Рассмотрены некоторые результаты анализа динамики показателей разработки нефтяной залежи фундамента месторождения Белый Тигр и показано их сопоставление с месторождениями - аналогами. При моделировании газонефтяных залежей предлагается учитывать не только вертикальную составляющую движения флюидов через контакты, но и латеральную. На примере Лянторского месторождения анализируется влияние системы разработки на объемы перетоков.

Изложены теоретические основы математического моделирования пластовых систем и описаны методы решения уравнений фильтрации с помощью вычислительных машин. Даны рекомендации по конструированию математических и компьютерных моделей, их анализ и примеры программных систем. Для инженерно-технических работников нефтяной промышленности, научно-исследовательских организаций и высших учебных заведений, занимающихся анализом и проектированием разработки нефтяных месторождений, а также для студентов вузов.

Рассмотрены вопросы, связанные с технологической и технико-экономической оценки применяемых мероприятий по повышению эффективности разработки нефтяных месторождений. Изложены некоторые методы математического моделирования и численных исследований, применяемых при проектировании и регулировании процесса разработки. Представлены работы, в которых освещены результаты расчетов и экспериментальных исследований физико-химического состояния углеводородных систем. Показана возможность существенного увеличения конечного коэффициента нефтеотдачи и улучшения технико-экономических показателей и разработки. Рассмотрены варианты разработки, отличающиеся характером освоения нагнетательных скважин. Затронуты проблемы освоения и исследования скважин. Показаны особенности применения автоматизированной проектирующей системы. Даны рекомендации по совершенствованию методов оценки эффективности разработки малопродуктивных месторождений. Выводы и рекомендации авторов направлены на развитие методологии изучения процессов, происходящих в нефтяном пласте, и способствуют научно-техническому прогрессу в отрасли.

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 освещены вопросы, связанные с проблемами разработки нефтяных залежей на поздней стадии эксплуатации. Изложены результаты научных исследований в области эффективности систем заводнения, контроля и регулирования разработки, а также в области разработки многопластовых месторождений. Рассмотрены вопросы применения различных методов увеличения нефтеотдачи продуктивных пластов, и анализа результатов разработки нефтяных залежей на поздней стадии, методов создания и уточнения математических моделей нефтяного пласта по результатам длительной эксплуатации залежи. Ряд статей посвящен вопросам автоматизации расчетов при проектировании разработки нефтяных месторождений, создания автоматизированных систем непрерывного проектирования и регулирования разработки нефтяных месторождений. Сборник рассчитан на инженерно-технических работников нефтяной промышленности и сотрудников научно-исследовательских институтов, занимающихся вопросами нефтепромысловой геологии и разработки нефтяных месторождений.