Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
18 ноября 2017, суббота, 15:01
Facebook Twitter LiveJournal VK.com RSS

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

СКОЛКОВО

РЕГИОНЫ

13 ноября 2017, 16:00

Мультиоператорные вычисления

Мгновенные картины возмущений давления при развитии неустойчивости так называемого вихря Ренкина в сжимаемом газе. Это первое полное описание процесса развитии неустойчивости и излучения звука вихрем Ренкина
Мгновенные картины возмущений давления при развитии неустойчивости так называемого вихря Ренкина в сжимаемом газе. Это первое полное описание процесса развитии неустойчивости и излучения звука вихрем Ренкина
Андрей Толстых

Сотрудник Вычислительного центра имени А. А. Дородницына Федерального исследовательского центра «Информатика и управление» РАН разработал новую высокоточную вычислительную технологию, которую можно применять для решения задач аэрогидродинамики и других приложений, например, задачи снижения уровня шума от двигателей. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ), а результаты опубликованы в Mathematics and Computers in Simulation. Кратко о результатах сообщает пресс-релиз РНФ.

Аэрогидродинамика – это наука о движении жидкостей и газов, которая занимается изучением проблем обтекания тел жидким или газообразным потоком и движения газов в пространстве, ограниченном стенками. Для моделирования процессов аэрогидродинамики на компьютерах и суперкомпьютерах автор статьи разработал мультиоператорный метод.

При численном моделировании физических процессов на электронно-вычислительных машинах уравнения, которые описывают эти процессы, заменяются на алгебраические уравнения. Процесс их решения сводится к выполнению арифметических действий. Результаты вычислений – значения параметров изучаемых процессов в заданных точках исследуемой области. Записать алгебраические уравнения можно с помощью операторов. Оператор – это символические изображения математических операций, которые определяются формулами. Эти формулы указывают, какие арифметические действия нужно выполнить. Точность этих формул в конечном счете определяет точность получаемых решений. Математически точность характеризуется «порядками», которые показывают, как быстро убывают погрешности этих решений при увеличении числа заданных точек в области. При этом, чем больше значения порядков, тем выше точность при фиксированном числе точек. Повышение точности численного моделирования является одним из приоритетных направлений современного развития вычислительной аэрогидродинамики.

Скрич-эффект. Мгновенная картина течения (так называемая шлирен-фотография) с очень четким изображением акустических волн (полуокружности). Фото: Андрей Толстых

Традиционные методы повышения порядков основаны на усложнении формул, определяющих операторы. Для реальных задач это может создавать определенные трудности и ограничения. В мультиоператорном методе повышение порядков достигается за счет использования комбинаций многих операторов, которые определяются одной и той же формулой очень простой структуры, но имеют разные значения некоторого параметра. Эти комбинации были названы мультиоператорами. При этом, чем больше операторов, тем выше легко получаемые порядки. Построенные в последнее время мультиоператоры обеспечивают очень высокую точность численного моделирования. Более того, в результате оптимального выбора значений параметра применение мультиоператоров при численном моделировании физических процессов позволяет лучше «видеть» мелкие детали этих процессов в течение длительного времени их развития.

«Сущность работы состояла в развитии абсолютно новой вычислительной технологии – мультиоператорного метода. Применение мультиоператоров позволяет осуществлять численное моделирование различных физических процессов с точностью, намного превышающей точность существующих численных методов. Эта методика, не имеющая аналогов в нашей стране и за рубежом, была использована для решения задач аэрогидродинамики, для которых применение традиционных методов может оказаться недостаточно эффективным», – рассказал ведущий автор статьи Андрей Толстых, доктор физико-математических наук, заведующий отделом прикладной математической физики Вычислительного центра имени А. А. Дородницына Федерального исследовательского центра «Информатика и управление» РАН.

Автор отмечает, что разработанная методика имеет достаточно общий характер и может использоваться для решения различных классов задач, требующих точность вычислений, которая превосходит точность стандартных методов.

С помощью мультиоператорного метода ученые могут решать задачи аэроакустики, например, задачи снижения уровней шума от двигателей и обтекаемых элементов летательных аппаратов, задачи турбулентности, задачи численного моделирования гиперзвуковых течений. Еще мультиоператорные схемы высокой разрешающей способности могут использоваться при численном моделировании торнадо, а также других атмосферных явлений.

Мгновенные картины возмущений давления при развитии неустойчивости так называемого вихря Ренкина в сжимаемом газе. Это первое полное описание процесса развитии неустойчивости и излучения звука вихрем Ренкина. Задача имеет отношение к проблемам аэроакустики, направленным на снижение уровней шума. Источник: Андрей Толстых

«Потребности в данной методике могут возникнуть в других областях, например, при численном моделировании климатических явлений, при численном исследовании процессов горения. В широком смысле наша цель состоит в создании инструмента, который может быть полезным для различных исследователей при решении их конкретных задач. В настоящее время работа продолжается, и мы рассчитываем на ее расширение», – заключил ученый.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
Loading...
Подпишитесь
чтобы вовремя узнавать о новых спектаклях и других мероприятиях ProScience театра!
3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi автоматизация бизнеса Адыгея Александр Лавров альтернативная энергетика «Ангара» антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика аутизм Байконур бактерии бедность библиотека онлайн библиотеки биология биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера бозон Хиггса британское кино Византия визуальная антропология викинги вирусы Вольное историческое общество воспитание Вселенная вулканология Выбор редакции гаджеты генетика география геология геофизика глобальное потепление грибы грипп дельфины демография дети динозавры ДНК Древний Египет естественные и точные науки животные жизнь вне Земли Западная Африка защита диссертаций землетрясение змеи зоопарк зрение Иерусалим изобретения иммунология инновации интернет инфекции информационные технологии искусственный интеллект ислам историческая политика история история искусства история России история цивилизаций История человека. История институтов исчезающие языки карикатура картография католицизм квантовая физика квантовые технологии КГИ киты климатология комета кометы компаративистика компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор космос криминалистика культура культурная антропология лазер Латинская Америка лексика лженаука лингвистика Луна мамонты Марс математика материаловедение МГУ медицина междисциплинарные исследования местное самоуправление метеориты микробиология Минобрнауки мифология млекопитающие мобильные приложения мозг моллюски Монголия музеи НАСА насекомые научный юмор неандертальцы нейробиология неолит Нобелевская премия НПО им.Лавочкина обезьяны обучение общество О.Г.И. одаренные дети онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты педагогика планетология погода подготовка космонавтов популяризация науки право преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека Протон-М психоанализ психология психофизиология птицы РадиоАстрон ракета растения РБК РВК РГГУ регионоведение религиоведение рептилии РКК «Энергия» робототехника Роскосмос Роспатент Россотрудничество русский язык рыбы Сергиев Посад сердце Сингапур сланцевая революция смертность СМИ Солнце сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология Фестиваль публичных лекций физика физиология физическая антропология финансовый рынок фольклор химия христианство Центр им.Хруничева черные дыры школа школьные олимпиады эволюция эволюция человека экология эмбриональное развитие эпидемии эпидемиология этика этнические конфликты этология Юпитер ядерная физика язык

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129090, г. Москва, Проспект Мира, дом 19, стр.1, пом.1, ком.5
Телефон: +7 495 980 1894.
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2014.