Анализируется математическая модель электронно-лучевой наплавки покрытия, в которой частицы, поступающие в ванну расплава, считаются нерастворимыми. На основе результатов определения полей температуры и доли частиц оцениваются характеристики ванны расплава и зоны термического влияния, а также механические свойства формирующегося покрытия. Показано, что перемешивание частиц в ванне расплава может оказаться существенным для их распределения в покрытии при увеличении мощности источников тепла и массового расхода.

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.

Монография посвящена разработке нового общего научно-методологического подхода к исследованию динамического деформирования плоских преград в виде пластин различных геометрических форм при воздействии кратковременных интенсивных нагрузок взрывного и ударного типа. В рамках модели идеального жесткопластического тела авторы разработали уникальную методику, которая позволяет с единых позиций проанализировать пластины с произвольной формой контура при различных способах его закрепления. Анализ включает возможность учета влияния вязкоупругого сопротивления основания, а также переменно толщины пластины. Все представленные решения задач получены впервые. найдены решения многих важных прикладных задач. Результаты проведенного динамического анализа приведены в простом аналитическом виде, удобном для дальнейшего использования. Работа содержит большое количество иллюстраций, которые демонстрируют широкие возможности рассматриваемой методики расчета пластин. Материл монографии предназначен для исследователей академических и отраслевых институтов, слушателей военных академий и училищ, аспирантов. магистрантов и студентов классических и технических университетов.

Представлены современные методики экспериментальных измерений, приведены данные по основам построения математических моделей, описывающих состояния горящей газовзвеси при различных начальных характеристиках турбулентности, составах газовзвеси и режимных параметрах. Рассмотрены результаты экспериментальных исследований процессов воспламенения и горения газовзвесей частиц алюминия, магния, бора, а также методы интенсификации процессов воспламенения и горения частиц порошкообразного горючего. Представлены варианты использования нано- и ультрадисперсных частиц горючего в качестве компонентов топлива. В издании использованы материалы научно-исследовательских работ. выполненных в НИИЭМ МГТУ им. Н. Э. Баумана. Книга предназначена для инженеров, работающих в области теории и практики горения газодисперсных систем, а также может быть полезной для преподавателей, аспирантов. магистрантов и студентов старших курсов.

В монографии последовательно рассмотрены вопросы моделирования фазовых превращений в конденсированных средах с особенностями в наномасштабе. Используется обобщенная модель Изинга, а также некоторые другие модели, в том числе электронные. Монография предназначена для широкого круга специалистов: научных сотрудников, преподавателей, аспирантов, магистров, студентов, интересующихся вопросами моделирования конденсированных сред. Книгу можно использовать также для организации самостоятельной работы студентов и аспирантов по специальностям, на которых изучается математическое и компьютерное моделирование.

В монографии изложены достижения в области математического и численного моделирования нестационарного переноса загрязняющих примесей в пограничном слое атмосферы. Выполняется разработка вычислительных моделий и соответствующих эффективных алгоритмов для задач прогноза переноса и рассеяния аэрозолей, использующих оперативную информацию метеорологического характера.

В монографии обобщается многолетний опыт практических исследований в области экологического моделирования водных систем. Имитационные экологические модели, многомерный статистический анализ и методы визуальной интерпретации многомерных данных здесь используются как аппарат исследования и прогнозирования сложных экологических ситуаций, связанных с антропогенным загрязнением. В работе излагается методология моделирования и классификация экологических моделей водных объектов. Рассматривается ряд компьютерных экспериментов, иллюстрирующих возможности структурного подхода для эвристического обобщения традиционного качественного анализа на случай многомерных моделей. На конкретных математических моделях демонстрируется практическое применение разработанного аппарата качественного исследования сложных экологических ситуаций и интерпретация результатов моделирования. Рассматриваются возможности синтеза разных методов для изучения структуры модельных данных, интегральной оценки состояния водных экосистем. Решаются практические задачи организации многоуровневой статистической обработки модельных экологических данных с целью анализа и оценки степени загрязнения водной среды. Ранее часть разработанной методики прошла международную и отечественную апробацию и была внедрена в сети ОГСНК (Объединенная Государственная сеть наблюдений и контроля) по ряду крупных водных объектов Украины, России, Литвы и др. Для специалистов в области экологии и охраны окружающей среды, представителей органов власти и государственного управления.

Описаны аналитические и численные методы исследования уравнений и систем в частных производных: гиперболических, параболических, эллиптических и смешанного типа, линейных и нелинейных. Список этих методов и приемов велик, и они должны дополнять друг друга: интегральные преобразования, вариационное исчисление, специальные функции, асимптотические методы, сплайны, рациональные аппроксимации. Книга адресована читателю, который использует и аналитические, и численные, компьютерные методы в своих исследованиях.

В книге рассматриваются наномасштабные материалы и устройства, применяемые как в электронных, так и оптических технологиях. Основной акцент делается на экспериментальные методы, а не на теоретическое моделирование. Представленные материалы являются хорошей "пищей для ума " для учёных, работающих над технологиями производства ультрамалых устройств устройств и открывать новые сферы исследований.

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.%.

Изложены основные принципы расчета микрополосковых излучателей, микрополосковых антенн и антенных решеток в многослойных средах. За основу расчета принято обоснованное построение математических моделей микрополосковых антенн, использующих интегральные и интегродифференциальные уравнения I-го рода с указанием особенностей их численного решения. Даны примеры построения математических моделей и вычислительных алгоритмов анализа различных микрополосковых антенн и фазированных антенных решеток. Может быть полезна специалистам в области микрополосковой антенной техники, а также рекомендуется студентам специальности «200700 -радиотехника» и «071500 — Радиофизика и электроника» как дополнение при изучении курса «Устройства СВЧ и антенны», при выполнении индивидуальных заданий, прохождения лабораторного практикума, курсового и дипломного проектирования.

Рассматривается базовый этап процесса имплантации в виде протягивания одномерного протезирующего (фиксирующего, диагностирующего) элемента через отверстие в биоткани. Разработанная механико-математическая модель описывает взаимодействие данного имплантата с биотканями в условиях сцепления и проскальзывания контактирующих поверхностей. Получены расчетные зависимости для удлинения имплантата и максимального значения интенсивности тензора напряжений в прилегающих объемах материала, позволяющие получить теоретическую оценку фрикционно-механических характеристик одномерных имплантатов и определить их травмирующее воздействие.

Приведено теоретическое обоснование и построение единого комплекса математических моделей и алгоритмов управления биологической рекультивацией антропогенно нарушенных экосистем почвы. Для научных работников и студентов математических специальностей.

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 представляет собой критическое изложение как самих методов конечных элементов, так и их приложений в механике твердых тел, гидромеханике, теории фильтрации и теории теплопередачи. После предварительной информации о построении математических моделей приводятся формулировки как линейных, так и нелинейных задач. Метод конечных элементов представлен в книге в качестве альтернативы методу конечных разностей, причем приводятся обоснованные данные о преимуществах МКЭ. Описываются различные версии метода конечных элементов, большое внимание уделяется численному интегрированию соответствующих уравнений, как с помощью точных, так и приближенных методов. Весь материал представляется с таким расчетом, чтобы результаты могли быть применены для автоматического проектирования машин и приборов с помощью компьютеров. Книга рассчитана на использование ее научными работниками в области механики и теплофизики, инженерами ряда специальностей и студентами старших курсов высших учебных заведений.

Начально-краевые задачи, рассмотренные в книге, описывают неустановившиеся электромагнитные поля, формируемые компактными, волноводными и периодическими открытыми резонаторами. Набор объектов анализа (неоднородности регулярных волноводов, решетки, диэлектрические и металлические рассеиватели в свободном пространстве, излучатели импульсных волн), разработанные методы и вычислительные схемы, полученные математические и физические результаты представляют, по мнению авторов, ту основу, на которой возможно построение современной теории резонансного рассеяния несинусоидальных волн. Актуальность создания такой теории предопределяют перспективы практического использования сигналов различной длительности, потребность в надежной модельной проработке проектируемых узлов и устройств импульсной радиотехники, постоянно ощущающийся недостаток в достоверных качественных и количественных характеристиках процессов формирования, излучения, распространения и рассеяния импульсных и монохроматических электромагнитных волн. Для аспирантов и исследователей, работающих в области теоретической и прикладной радиофизики, антенной и волноводной техники. Для студентов, специализирующихся в области прикладной математики и вычислительной физики.

Рассмотрены общие свойства диссипативных оптических солитонов — локализованных структур света в диссипативных нелинейнооптических и лазерных средах и системах с существенным притоком и оттоком энергии. Систематически изложена теория различных типов таких одномерных, двумерных и трехмерных солитонов в пассивных и активных (с усилением), с когерентным или некогерентным поддерживающим излучением, безрезонаторных и резонаторных схемах. Введены представления о внутренней структуре диссипативных солитонов, их слабом и сильном взаимодействии, внутренней и внешней симметрии и ее связи с движением солитонов и солитонных комплексов (галилеевская, аристотелева и эйлерова механика). Представлена теория диссипативных наносолитонов (наноразмерных солитонов) и аттосолитонов (с длительностью в субфемтосекундном диапазоне). Выводы теории сопоставлены с экспериментом. Обсуждены возможные приложения к проблеме оптической обработки информации. Для научных работников, аспирантов и студентов, интересующихся современными проблемами фотоники, нелинейной оптики, лазерной физики, нанотехнологий и обработки информации.

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.

Монография посвящена современным методам применения нейронных сетей к различным задачам математического моделирования, включая стандартные и нестандартные задачи математической физики. Большинство методов и алгоритмов разработано авторами и обладает приоритетной новизной. Данная методология существенно сокращает трудоемкость моделирования процессов и явлений в технических системах и позволяет инженеру-исследователю самостоятельно решать задачи, ранее доступные только научным коллективам, включающим квалифицированных специалистов по вычислительной математике.

Большая длительность (до 7-10 лет) и высокие финансовые затраты современных экспериментальных подходов к формированию энергетических и эксплуатационных свойств материалов для изделий ракетно-космической техники стимулируют более активное использование методов физического моделирования и компьютерных технологий их реализации. В сообщении анализируются перспективы и способов применения этих методов для решения задачи формирования механических характеристик указанных высокоэнергетических материалов. В качестве теоретической базы используются принципы механики структурно-неоднородных сред. Формулируется физическая постановка и дается характеристика объекта исследований.

Сообщение является продолжением работы и посвящено проблеме совершенствования технологии формирования механических характеристик высокоэнергетических наполненных полимерных систем (ВНПС) с использованием активно развивающихся методов физического и математического моделирования, позволяющих установить взаимосвязь рецептурного состава и структурных параметров с реализованными эксплуатационными характеристиками.

В работе предложен комплексный подход к созданию многоуровневой структуры в поверхностных слоях металлокерамических материалов на основе импульсного электронно-лучевого воздействия. Данный подход включает в себя построение моделей неравновесных процессов формирования многоуровневых структурно-фазовых состояний в поверхностном слое композита, теоретическое изучение влияния сформировавшейся в результате электронно-лучевой обработки структуры на прочностные и деформационные характеристики, а также характер разрушения поверхностного слоя, и экспериментальную верификацию результатов теоретических исследований. Предварительные результаты применения комплексного подхода продемонстрировали важную роль формирования многомасштабной структуры в поверхностных слоях металлокерамических сплавов в повышении служебных характеристик образцов, в частности их износостойкости. Обсуждаются преимущества использования импульсного электронно-пучкового облучения с высокой плотностью мощности и достаточно большим числом импульсов для формирования многомасштабных структур в твердых сплавах.

Рассмотрены основные особенности эффекта дальнодействия в металлах и сплавах при ионной имплантации. В качестве иллюстративного материала приведены результаты электронно-микроскопического исследования дислокационных структур, формирующихся в меди при высокодозовой ионной имплантации. Величина эффекта дальнодействия определяется микроструктурой исходного состояния мишени и структурно-фазовым состоянием, формирующимся в легируемом поверхностном слое. Предложена математическая модель формирования дефектной структуры в подслое, находящемся непосредственно под легируемым поверхностным слоем облучаемой мишени. Результаты проведенных на основе предлагаемой модели вычислений соответствуют экспериментальным данным.

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 работе получено точное аналитическое решение сопряженной задачи о диффузионном взаимодействии двух веществ, представленных как две полубесконечные твердофазные среды. Математическая модель описывает известный факт, что причиной возникновения напряжений и деформаций в диффузионной зоне является не только отличие атомных объемов веществ, но и различие в их парциальных коэффициентах диффузии. Проиллюстрировано, что характер и величина напряжений и деформаций определяются упругими свойствами и атомными объемами взаимодействующих компонентов.

В работе решена задача о полной диффузионной гомогенизации образов двух металлов конечной толщины. В частном случае, когда толщина одного из образов мала, найдено приближенное аналитическое решение задачи. Численный анализ позволил построить распределение концентраций компонентов, относительного изменения объемов образов, а также напряжений и деформаций в различные моменты времени. Найдены зависимости времени полной гомогенизации и относительного изменения объема от отношения толщин исходных образцов.

Предложен метод математического моделирования процессов деформирования и разрушения материалов с упрочняющими покрытиями различной физической природы. Показано, что при импульсном динамическом нагружении в качестве упрочняющих покрытий целесообразно использовать градиентные материалы, благодаря их уникальной способности трансформировать падающий импульс (ослаблять, задерживать во времени, перераспределять по объему материала в нужном направлении и прочее). Разработанная математическая модель позволяет рассчитывать материал покрытия, обеспечивающий конструкции эффективную защиту при конкретных условиях нагружения.

В рамках модельных представлений о структуре порошковой смеси алюминия с никелем построена математическая модель высокотемпературного синтеза алюминида никеля Ni3Al в режиме теплового взрыва в соответствии с равновесной диаграммой состояния системы алюминий - никель и на основе уравнений диффузной кинетики образования интерметаллических соединений на границе раздела компонентов в условиях непрерывного нагрева системы внешним источником энергии. Проведены численные расчеты основных характеристик процесса теплового взрыва в системе алюминий-никель в зависимости от дисперсности никелевой компоненты исходной порошковой смеси стехиометрического состава.

Книга посвящена проблемам использования адаптивной оптики для астрономических приложений. В основе лежат оригинальные работы авторов по исследованию адаптивной фазовой коррекции турбулентных искажений оптических изображений, формируемых астрономическими телескопами при использовании искусственного опорного источника - лазерной опорной звезды. Для научных сотрудников, специализирующихся в области атмосферной адаптивной оптики, а также аспирантов и студентов соответствующих специальностей.