МАТЕМАТИКА И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

Приведены задания для выполнения на лабораторных занятиях по дисциплинам «Спецглавы вычислительной математики», «Численные методы».

Настоящие методические указания являются важной составной частью математической подготовки студентов. Разумное применение и квалифицированное использование методов приближенного численного анализа в курсовых работах, ВКР и научной деятельности позволит обучающимся глубже вникать в суть процессов и явлений обработки металлов давлением.

Стивен Хокинг — британский физик, писатель, популяризатор науки. Его лекции, книги и выступления вдохновляли сотни людей на новые открытия и, главное, — веру в себя и возможности человеческого разума. В этой иллюстрированной биографии автор показывает новому поколению ребят, что любые, даже самые тяжёлые жизненные обстоятельства можно преодолеть, если верить в свои силы и радоваться каждому дню.

Рассмотрены алгоритмы численного решения систем линейных и нелинейных уравнений, вычисления собственных значений и построения сингулярного разложения матриц.

Рассмотрены алгоритмы аппроксимации функций, численного интегрирования, преобразования Фурье и вэйвлет-преобразования для решения прикладных задач.

Научно-технический прогресс до неузнаваемости изменил образ жизни людей. От того, относится ли знание к категории «наука», зависит возможность преподавать его в школах. Слово «научный» придает вес любому высказыванию и заставляет его казаться более правдоподобным, чем утверждения ненаучного характера. Но что мы имеем в виду под научным фактом и что внушает особое доверие к нему? Автор книги – профессиональный врач и академический ученый, который проводит независимые исследования и активно участвует в обучении студентов, изучающих естественные науки на уровне аспирантуры, – задается целью определить, что отличает науку от лженауки, выявить сильные и слабые стороны научного мышления, а также оценить естественные пределы полета научной мысли. В своей работе он раскрывает философские, логические и социальные аспекты, которые формируют современную научную картину мира.

Эта книга отправляет нас в фантастическое путешествие по миру воды, раскрывая перед нами двери в другую вселенную, которая полна жизни. Какие тайны хранятся в глубине стакана с водой? Что заставляет тонкие облака пара подниматься над чашкой горячего кофе? Как возникают облака и радуга? Почему язык прилипает к холодному железу? Почему наши суставы не скрипят? Профессор Поллак, известный ученый-биолог, дает ответы на эти и другие вопросы в простой и доступной форме. Переходя от частного к общему, он рассматривает фундаментальные принципы, объясняющие роль изменений структуры воды в трансформации энергии и движения на Земле. В названии книги отражено стремление автора сместить акцент с общеизвестных фактов на те аспекты изучения воды, которые вызывают полемику в академической среде и пробуждают научную мысль. Поллак предлагает нам заново пересмотреть законы природы, не принимать никакие догмы как данность и вернуть нашу детскую веру в то, что все явления имеют смысл.

Освещение вопросов теории, практики добычи, обогащения, производства, обработки и экономики черной металлургии дальнего зарубежья, России, других стран СНГ.

Приведены задания для выполнения на лабораторных занятиях по дисциплинам «Спецглавы вычислительной математики», «Численные методы».

Изложены основы метода конечных элементов для расчета элементов конструкций, применяемых при трубопроводной транспортировке нефти и газа. Приведены методы моделирования нагруженных твердых тел в программном комплексе ANSYS. Отдельно рассмотрены способы исследования напряженно-деформированного состояния надземных трубопроводов, вертикальных стальных резервуаров, шаровых резервуаров. Кратко представлены некоторые основы теории колебаний и метод модального анализа (определение собственных частот и форм (мод) собственных колебаний).

В книге известного немецкого специалиста по поведению животных Норберта Заксера представлено современное состояние науки о поведении. Основной вывод автора — за последние 20 лет в этологии произошла смена парадигмы: ""меньшие братья"" стали ближе к человеку. Они грустят и радуются, как и мы. Они хитрят и обманывают, всю жизнь учатся новому, имеют свой характер и осознают свое ""я"". Где же пролегает граница между ними и нами? Чем мы отличаемся от животных и чему мы можем научиться от них? Как спасаются мыши от синдрома Альцгеймера и каким образом морские свинки избегают стресса? Сколько слов способны запомнить собаки и могут ли птицы узнавать себя в зеркало? Чем заняты сегодня ученые, изучающие поведение животных? Какие методы они используют и какие другие науки приходят им на помощь? Ответы на все эти вопросы читатель найдет в этой книге.

Квантовая механика, самый, пожалуй, удивительный раздел физики, обсуждается в этой книге с различных точек зрения. В части I излагается история создания квантовой механики и ее основные идеи, рождавшиеся в процессе трудного преодоления привычной классической картины мира. На некоторых важных примерах (сверхпроводимость и сверхтекучесть, лазеры, нанотехнология, квантовая информатика) иллюстрируются приложения квантовой механики в современной технике. Часть II посвящена до сих пор нерешенным концептуальным вопросам (парадоксам) квантовой механики. Показывается, как попытка их решения приводит к картине параллельных миров (так называемая интерпретация Эверетта), а ее логическое продолжение – к новому пониманию феномена сознания и к объяснению его необычных возможностей, которые на первый взгляд противоречат законам физики.

Рассмотрены основные способы интерполирования: Лагранжа, Эйткена, Ньютона, Гаусса и Стирлинга, метод сплайна, а также применение метода наименьших квадратов. Показано практическое применение указанных методов на многочисленных примерах, представлены фрагменты программ в пакетах MAPLE и MATLAB, реализующие описанные алгоритмы.

Издание посвящено изучению физических процессов, протекающих в рабочей камере высокочастотного разряда низкого давления геликонного типа и в коаксиальном магнитоплазменном ускорителе. Сформулирована приближенная математическая модель физических процессов в геликонном источнике низкотемпературной разреженной плазмы, которая позволяет решить самосогласованную задачу нахождения математических связей между вкладываемой мощностью, параметрами плазмы и электромагнитными полями, возбуждаемыми в цилиндрически симметричном высокочастотном источнике плазмы. Построена приближенная математическая модель импульсного коаксиального магнитоплазменного ускорителя, позволяющая выполнить расчет его основных электрофизических характеристик.

Представлены семь лабораторных работ. Даны краткие теоретические сведения, подробно описаны порядок выполнения лабораторных работ и требования к содержанию отчета о работе. Приведены контрольные вопросы для закрепления полученных знаний.

В учебном пособии представлены основные приемы создания М-файлов и графического интерфейса в среде MatLab. Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям 09.03.01 – «Информатика и вычислительная техника», 09.03.04 – «Программная инженерия».

На примерах рассмотрены основные конечно-разностные методы решения краевых и начально-краевых задач для уравнений математической физики. Приведены расчетные программы на языке Фортран и задания расчетно-графических работ. Показаны приемы работы в пакете прикладных программ при решении краевых задач методом конечных объемов. В приложении содержится необходимый материал для создания графических пользовательских приложений.

В данном учебном пособии рассмотрены элементы теории из раздела численных методов решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений. Пособие может быть рекомендовано как для самостоятельного изучения курса «Численное моделирование динамических систем, описываемых обыкновенными дифференциальными уравнениями», так и для подготовки к выполнению практических заданий.

Содержит общие сведения о вычислительных методах решения алгебраических и трансцендентных уравнений, систем линейных алгебраических уравнений, систем нелинейных уравнений; информацию о приближении функций, численном интегрировании, численном решении дифференциальных уравнений. Рассмотрены преимущества и недостатки каждого метода и даны рекомендации по выбору метода решения исходя из конкретной задачи.

Методические указания предназначены для активизации самостоятельной работы студентов, изучающих разделы «Частные производные функции нескольких переменных» учебной дисциплины курсов Б1.Б.5 Математика, Б1.Б.6 Математика и Б.1.Б.10 Математика. Разработка содержит учебный материал практических занятий, темой которых является техника вычисления примеров по темам: «Частные производные функции нескольких переменных» Пособие может быть использовано студентами для самостоятельного изучения материала и является базой для подготовки к семестровым зачетам и аттестациям по курсам Б1.Б.5 Математика, Б1.Б.6 Математика и Б.1.Б.10 Математика.

В работе рассматриваются чрезвычайные ситуации мирного и военного времени, причины их возникновения, фазы развития, методы прогнозирования и оценки обстановки при чрезвычайных ситуациях. Учебное пособие позволяет освоить методику оценки радиационной и химической обстановки, получить практические навыки определения радиационного фона и поведения в чрезвычайных ситуациях мирного и военного времени.

Пособие представляет лабораторный практикум, в котором приведены основные методы приближенного решения научных задач с использованием современных компьютерных технологий (систем автоматизации математических вычислений, сред программирования). Структурно каждая работа состоит из краткого изложения теоретического материала, необходимого для его выполнения, указаний по порядку выполнения работы, заданий для самостоятельного выполнения, контрольных вопросов и тестовых заданий.

В книге изложен системный подход к использованию современного математического инструментария экономистами. Кроме теоретической базы, в нём даны основы и примеры использования математического аппарата в современных экономических приложениях, причём каждая тема иллюстрируется экономическими примерами. Подробно представлено решение примеров и задач экономического содержания с помощью одной из современных систем компьютерной математики — системы MathCAD, которая делает преподавание экономических дисциплин более эффективным и позволяет сосредоточить внимание студента на логике методов и алгоритмов, освобождая их от необходимости освоения громоздких вычислительных процедур. Издание для организации самостоятельной работы и вычислительного практикума студентов комплектуется компакт-диском с MathCAD-программами для решения наиболее распространённых задач экономико-математического моделирования.

Пособие включает теоретический материал, контрольные работы, тестовые задания, лабораторные работы по численным методам, направленные на изучение приближенных методов в прикладной математике и применение их на практике.

Брошюра содержит 30 вариантов расчетного задания по теме «Числовые и степенные ряды» для студентов, обучающихся по программе бакалавриата по направлению 08.03.01 «Строительство».

Пособие представляет собой руководство к выполнению лабораторно-практических работ по курсу «Численные методы». Материал разбит на главы, которые содержат краткое описание теории и формулы, необходимые для выполнения лабораторно-практических работ. Для каждой лабораторной работы предлагается 14 вариантов заданий.

В монографии изложены современные численные методы решения стационарных задач конвекции-диффузии. Большое внимание уделено кососимметрическим итерационным методам, многосеточным методам, методам подпространства Крылова, а также методике переобусловливания. Обсуждаются детали реализации методов и область их применимости.

Пособие подготовлено в соответствии с ФГОС ВО, раскрывает методы численного решения основных задач, алгебры математического анализа и дифференциальных уравнений на ЭВМ. Пособие подготовлено при поддержке гранта Президента Российской Федерации для молодых кандидатов наук № МК-6294.2018.9.

Пособие подготовлено в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования, раскрывает методы численного решения основных задач алгебры и математического анализа на ЭВМ.

Содержание учебного пособия соответствует государственному стандарту подготовки специалистов по специальности 230401.65 «Прикладная математика», а также бакалавров по направлению подготовки 231300 «Прикладная математика». В пособии представлены основные численные методы решения задач алгебры, математического анализа, теории обыкновенных дифференциальных уравнений. Все методы иллюстрируются подробно разобранными примерами. Для самостоятельной работы студентов по каждой теме даны соответствующие упражнения.

Пособие содержит теоретический материал с иллюстрациями, примеры выполнения лабораторных работ и тексты программ на языке программирования Mathlab, задания к лабораторным работам по излагаемым темам. В учебном пособии рассматриваются наиболее известные методы решения уравнений и систем, приближения функций. Приводятся описание и алгоритмы реализации методов.

Человек менялся на протяжении всей своей истории. Условия жизни и культура изменялись быстрее всего, инстинктивные программы медленнее, анатомия и физиология — на протяжении поколений. Но и биологически человек изменялся. С середины XIX века, с появлением городской машинной цивилизации, жизнь человека изменилась кардинально. В начале XX века, сто лет назад, в цивилизованных условиях жило не больше 10—15% населения земного шара. Сегодня живут почти все. Мы часто даже не представляем себе, какие грандиозные возможности подарила нам цивилизация. Живущий в ней человек равен по богатству и могуществу даже не императорам и высшей знати, а языческим божествам. Ведь ни один фараон и ни один император Древнего Рима не мог летать в самолете и пользоваться мобильным телефоном. Новый образ жизни не только дал огромные богатства и увеличил в два раза продолжительность жизни, но и вызвал ряд стремительных изменений в психологии, физиологии, даже анатомии человека. Изменения происходят все быстрее, по нарастающей. Наши потомки будут отличаться от нас еще больше, чем мы отличаемся от предков. Мы — деды людей, которым жить по 130—150 лет, становиться взрослыми к 30—40 годам. А владеть информацией и энергией, сравнимой со всем, чем владела любая Великая Держава XIX столетия.

Рассмотрены вопросы численного моделирования механического движения. Изложены основы математических методов моделирования в механике. Приведены примеры численного моделирования, реализованные в среде Mathcad.

Пособие подготовлено на основе программы по дисциплине "Численные методы", содержит материал по теории погрешности, основным методам решения линейных и нелинейных уравнений и систем, методам наилучшего приближения, численной интерполяции, численного интегрирования и дифференцирования, решения обыкновенных дифференциальных уравнений. Предназначено для студентов бакалавриата, обучающихся по направлению подготовки 44.03.01 - Педагогическое образование и профилям подготовки: "Информатика", "Информатика и информационные технологии в образовании", а также для студентов бакалавриата других направлений, изучающих дисциплины соответствующего профиля

Пособие разработано в соответствии с требованиями ФГОС ВПО подготовки бакалавров по направлению 09.03.02 - Информационные системы и технологии и рабочей программой дисциплины. Содержит основные теоретические сведения по дисциплине, в частности, численные методы, использующиеся в основных разделах математики: "Линейная алгебра", "Дифференциальное и интегральное исчисление". Предназначено для студентов бакалавриата для подготовки к зачету по дисциплине, а также для всех желающих изучить основы численных методов

Длина хвои сосны характеризуется сильной изменчивостью под влиянием различных внешних и внутренних факторов. Хвоя очень отзывчива к изменению условий среды, к любым антропогенным воздействиям. На ветви хвоя имеет различную длину по го-дам. Встречаются годы с аномально длинной и аномально короткой хвоей. Установлено, что синхронность пиков в динамике длины хвои по годам не зависит от типа леса, возраста (на примере культур сосны южной подзоны тайги) и полноты древо-стоя, интенсивности осушения (на примере осушенных сосняков кустарничково-сфагновых). При сопоставлении данных нашего исследования с литературными отмечено, что динамика длины хвои по годам не зависит от условий произрастания, района произрастания, исследователя. Годы аномально больших значений длины хвои в анализируемых рядах: 1963, 1998, 1999, 2001, 2004; годы аномально малых значений длины хвои в анализируемых рядах: 1965, 1994, 1997, 2003, 2006. Следовательно, на аномальные значения длины хвои оказывает влияние глобальный фактор, являющийся равносильным как в южной, так и в северной тайге, который не зависит от показателей микроклимата, возраста насаждения, конкурентных отношений в нем. Таким фактором является солнечная активность. Для нивелирования эффектов от воз-действия микроклиматических и эдафических факторов рассчитывали индексы длины хвои методом сглаживания с помощью 3–6-летнего (в зависимости от продолжительности жизни хвои) среднего. Для лет с синхронными аномально малыми и большими значениями длины хвои проведены выборки средних месячных значений солнечной активности, выражаемой числом Вольфа. Более полное представление о значении факторов получено при их анализе за 24 мес.: накануне и в годы аномалий. Наибольшее различие между индексами чисел Вольфа характерно для периода формирования аномальных значений длины хвои по сравнению с годом, предшествующим развитию хвои. В годы развития аномально больших значений длины хвои числа Вольфа превышают средние значения в 1,7 раза, в годы аномально малых значений длины хвои они в 2–5 раз ниже средних в анализируемых сериях. Следовательно, солнечная активность влияет на рост хвои и обуславливает синхронность пиков в динамике длины хвои.

Учебное пособие предназначено для студентов специальностей направления 230100 - Информатика и вычислительная техника.

Описываются конструктивные особенности и схема охлаждения для новой конструкции серверного шкафа с наклонной насадкой призматической формы, благодаря которой обеспечиваются равномерное распределение входного охлаждающего потока воздуха по всей высоте шкафа и высокая плотность размещения оборудования. Это решение является одной из перспективных разработок в проектах РФЯЦ-ВНИИЭФ по созданию высокопроизводительных вычислительных комплексов Рассматривается методика, положенная в основу проведения численного моделирования серверного шкафа с наклонной насадкой при решении задачи теплопереноса в твердотельных конструкциях с учетом конвективного теплообмена, которая реализована в пакете программ ЛОГОС. Представлены результаты численного моделирования и их сравнение с экспериментальными измерениями.

Построено численное решение системы обыкновенных дифференциальных уравнений, получающихся из уравнений k–ε модели для автомодельного режима задачи о сдвиговом турбулентном перемешивании. Проведено также численное моделирование задачи с использованием k–ε модели турбулентного перемешивания по коду ЭГАК на подробных сетках. Дано сравнение этих результатов с результатами 3D прямого численного моделирования и с экспериментальными данными

Описывается методика расчета трехмерных задач газовой динамики на адаптивновстраиваемых лагранжевых сетках. Суть методики заключается в уменьшении размеров ячеек исходной расчетной сетки в процессе счета в локальных зонах с большими градиентами газодинамических величин. Кратко описаны алгоритмы использования адаптивно-встраиваемыхсеток в лагранжевой методике Д. Приводятся результаты численного моделирования одного эксперимента по определению влияния слабых ударных волн на распространение детонационной волны в прутках взрывчатого вещества на основе ТЭНа с использованием описываемой методики

С помощью методик ЭГАК и ТРЭК исследуется развитие турбулентного перемешивания и регулярного локального возмущения на границе раздела воздух!SF6 при взаимодействии с распространяющейся в ударной трубе волной с числами Маха в SF6 от 1,7 до 9,1. Рассмотрены случаи с локальным возмущением в виде треугольной канавки и полуцилиндра. Расчеты проводились с помощью прямого двумерного и трехмерного численного моделирования. Результаты расчетов сравниваются с известными экспериментальными данными.

Построена математическая модель переходных термогидродинамических процессов в погружном многоступенчатом электроцентробежном насосе при замещении воды трехфазной смесью на этапе вывода нефтяной добывающей скважины на эксплуатационный режим. Разработаны численная модель и соответствующий программный комплекс. На основе вычислительных экспериментов изучены особенности замещения воды водонефтегазовой смесью в каналах насосного узла и изменение рабочих характеристик ступеней насоса

атематике: элементарная теория погрешностей, численное решение уравнений, методы решения систем линейных уравнений, численное интегрирование и дифференцирование, методы решения дифференциальных уравнений, а также варианты заданий для лабораторных работ.

Представлены результаты численного конечно-элементного моделирования процессов микроразрушения полимерных материалов, наполненных микросферами. Моделирование осуществляется на основе конечно-элементного решения локальных задач на ячейке периодичности для сред с повреждаемостью, постановка которых обусловлена применением метода асимптотического осреднения периодических структур. Проведен детальный анализ полей тензоров концентрации напряжений в матрице и наполнителях. В качестве критерия прочности матрицы и микросфер использован модифицированный критерий прочности Писаренко-Лебедева. Проведено численное исследование процесса последовательного микроразрушения сферопластика вплоть до полного его разрушения. Проведено экспериментальное исследование упругих и прочностных характеристик эпоксидных сферопластиков, которое показало, что результаты численного моделирования обеспечивают достаточно высокую точность прогноза эффективных упруго-прочностных свойств композитов

Рассмотрено происхождение термина анализ, который стал ключевым в формировании аналитической химии, и дано его определение.

Введение. В последнее время все большее распространение получают сосуды давления торообразной формы. Их расчет на прочность в зонах крепления к разного рода основаниям требует привлечения современных достижений информационных технологий, точнее, САЕ (Computer Aided Engineering)-систем, которые используют метод конечных элементов (МКЭ). Это позволяет проводить планомерные численные эксперименты с использованием МКЭ в рамках жестких временных ограничений и органично согласовывать действия конструктора и специалиста по анализу прочности. На примере разработки способа крепления торообразного ресивера холодильной установки и будет показано такое взаимодействие, основанное на численном исследовании полей напряжений в поисках наилучшего варианта крепления. На первых этапах в качестве САЕ-системы использовались FEMAP и NE/NASTRAN, уточненные расчеты проведены в связке препостпроцессора FEMAP и решателя ANSYS.

Журнал "Человек" – научное издание, публикующее результаты изучения человека в социально-гуманитарных и естественных науках в тесной связи с осмыслением человека в философии, изначально стремящейся ответить на вопрос «Что есть человек?».

С помощью метода дискретных элементов рассмотрен способ численного моделирования нагружения физического образца, позволяющий описать свойство горной породы запасать и высвобождать упругую энергию. Образец моделируется ансамблем частиц, между которыми происходит упруго-вязкое взаимодействие с учетом сухого трения. В качестве внешней упругой обвязки выступают граничные частицы, связанные между собой упругими пружинами. В целом модельный образец представляет собой элемент среды, способной запасать часть энергии деформирования в виде внутренних самоуравновешенных напряжений. Проведено численное моделирование сжатия образца, даны оценки запасаемой энергии. Показано, что в среде формируются кластеры, скольжение по границам которых приводит к срывам на диаграмме деформирования. Срывы также возможны в процессе релаксации напряжений после однократного динамического воздействия на образец. Численные результаты согласуются с экспериментальными

Классический учебник по численным методам, переработанный с учетом современных тенденций в вычислительных методах. В данном издании устранены неточности и опечатки, имевшиеся в предыдущих изданиях, упрощены некоторые доказательства.

Предложен вариант метода асимптотического осреднения композиционных материалов с термоупругими характеристиками, позволяющий вычислять эффективные коэффициенты линейного теплового расширения (КЛТР) композитов. Сформулированы локальные задачи термоупругости на ячейке периодичности (ЯП) композитов. Дана вариационная формулировка задач термоупругости на ЯП, для численного решения которых применен метод конечных элементов. Для программной реализации этого метода использован программный комплекс, разработанный в Научно-образовательном центре «Симплекс» и на кафедре «Вычислительная математика и математическая физика» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Представлены примеры численного решения локальной задачи термоупругости для композиционного материала на основе керамических волокон и полимерной матрицы. Рассчитаны эффективные КЛТР композиционных материалов с пространственным расположением керамических волокон и полимерной матрицей при различных температурах. Показано, что наличие процессов термодеструкции полимерной матрицы при высоких температурах приводит к немонотонной зависимости КЛТР от температуры. Предложенный алгоритм позволяет вычислять КЛТР композитов практически с произвольными структурами армирования волокнами и матрицами, претерпевающими физико-химические превращения при высоких температурах. В отличие от большинства известных приближенных методов расчета КЛТР разработанный метод дает возможность находить точные в математическом смысле значения этих коэффициентов.