Все выпуски
- 2024 Том 16
- 2023 Том 15
- 2022 Том 14
- 2021 Том 13
- 2020 Том 12
- 2019 Том 11
- 2018 Том 10
- 2017 Том 9
- 2016 Том 8
- 2015 Том 7
- 2014 Том 6
- 2013 Том 5
- 2012 Том 4
- 2011 Том 3
- 2010 Том 2
- 2009 Том 1
-
Сопряжение различных методов компьютерного моделирования в комплексной модели фотосинтетической мембраны
Компьютерные исследования и моделирование, 2013, т. 5, № 1, с. 65-81Необходимость корректного учета деталей пространственной и функциональной организации клеточных структур требует поиска новых подходов к моделированию субклеточных процессов, в том числе первичных процессов фотосинтеза в тилакоидной мембране. Эти подходы должны интегрировать физические и биологические представления о конкретных механизмах, которые объединяются в общую картину на уровне компьютерной модели. В работе предлагается новый подход к моделированию, в котором воспроизводится трехмерная пространственная структура фотосинтетической мембраны. Разные стадии переноса зарядов при фотосинтезе моделируются с использованием разного математического аппарата и объединяются в единую компьютерную модель. Разработанные алгоритмы реализованы в виде программного комплекса, использующего параллельные вычисления на высокопроизводительных кластерах и графических процессорах.
Ключевые слова: компьютерное моделирование, броуновская динамика.
Combination of different simulation techniques in the complex model of photosynthetic membrane
Computer Research and Modeling, 2013, v. 5, no. 1, pp. 65-81Complex geometric organization of subcellular structures such as photosynthetic or mitochondrial membranes determines mechanism of electron and proton transfer processes. We propose new approach in modeling processes, where geometric shape of membranes is accurately taken into account. Different stages of charge transfer process are simulated using different approaches, which are integrated into a combined model. We implemented this model as software which utilizes parallel computations on high-performance clusters and GPUs for better performance.
Keywords: computer modeling, Brownian dynamics.Просмотров за год: 5. Цитирований: 2 (РИНЦ). -
Численные исследования нестационарных режимов сопряженной естественной конвекции в пористой цилиндрической области (модель Дарси–Буссинеска)
Компьютерные исследования и моделирование, 2013, т. 5, № 2, с. 179-191Проведено математическое моделирование нестационарных режимов естественной конвекции в замкнутой пористой цилиндрической полости с теплопроводной оболочкой конечной толщины в условиях конвективного теплообмена с внешней средой. Краевая задача математической физики, сформулированная на основе модели Дарси–Буссинеска в безразмерных переменных «функция тока – температура», реализована численно методом конечных разностей. Детально проанализировано влияние проницаемости пористой среды 10–5≤Da<∞, отношения толщины твердой оболочки к внутреннему радиусу цилиндра 0.1≤h/L≤0.3, относительного коэффициента теплопроводности 1≤λ1,2≤20 и безразмерного времени 0≤τ≤1000 как на локальные распределения изолиний функции тока и температуры, так и на интегральные комплексы, отражающие интенсивность конвективного течения и теплопереноса.
Ключевые слова: сопряженный теплоперенос, естественная конвекция, приближение Дарси–Буссинеска, пористая цилиндрическая полость, нестационарный режим, численное моделирование.
Numerical simulation of unsteady conjugate natural convection in a cylindrical porous domain (Darcy–Boussinesq model)
Computer Research and Modeling, 2013, v. 5, no. 2, pp. 179-191Просмотров за год: 4. Цитирований: 3 (РИНЦ).Mathematical simulation on unsteady natural convection in a closed porous cylindrical cavity having finite thickness heat-conducting solid walls in conditions of convective heat exchange with an environment has been carried out. A boundary-value problem of mathematical physics formulated in dimensionless variables such as stream function and temperature on the basis of Darcy–Boussinesq model has been solved by finite difference method. Effect of a porous medium permeability 10–5≤Da<∞, ratio between a solid wall thickness and the inner radius of a cylinder 0.1≤h/L≤0.3, a thermal conductivity ratio 1≤λ1,2≤20 and a dimensionless time on both local distributions of isolines and isotherms and integral complexes reflecting an intensity of convective flow and heat transfer has been analyzed in detail.
-
Численное моделирование начальной стадии разрушения метеорита в плотных слоях атмосферы в упругопластическом приближении
Компьютерные исследования и моделирование, 2013, т. 5, № 6, с. 957-967В статье приводятся результаты моделирования деформации метеорита при попадании в плотные слои атмосферы разрывным методом Галёркина на неструктурированных треугольных сетках и методом сглаженных частиц. В качестве исходных данных брались материалы по Челябинскому метеориту. Проводилась серия расчётов, где варьировались характеристики материала метеорита и угол входа в плотные слои атмосферы.
Computational modeling of a meteor entering atmosphere dense layers using elastoplastic approximation
Computer Research and Modeling, 2013, v. 5, no. 6, pp. 957-967Просмотров за год: 2. Цитирований: 3 (РИНЦ).The article contains results of modeling a meteor entering dense atmosphere layers using Galerkin’s method and smoother particle hydrodynamics. Numerical simulations were run using experimental data gathered for the Chelyabinsk meteor while varying the meteor material characteristics and its orientation when entering the atmosphere.
-
Параллельная реализация конечно-элементных алгоритмов на графических ускорителях в программном комплексе FEStudio
Компьютерные исследования и моделирование, 2014, т. 6, № 1, с. 79-97Рассматриваются новые подходы и алгоритмы распараллеливания вычислений метода конечных элементов, реализованные в программном комплексе FEStudio. Представлена программная модель комплекса, позволяющая расширять возможности распараллеливания на различных уровнях вычислений. Разработаны параллельные алгоритмы численного интегрирования динамических задач и локальных матриц жесткости, формирования и решения систем уравнений с использованием модели параллелизма данных CUDA.
Ключевые слова: метод конечных элементов, параллельные алгоритмы, гибридные вычислительные системы, объектно ориентированное программирование.
Parallel implementation of a finite-element algorithms on a graphics accelerator in the software package FEStudio
Computer Research and Modeling, 2014, v. 6, no. 1, pp. 79-97Просмотров за год: 4. Цитирований: 24 (РИНЦ).In this paper, we present new parallel algorithms for finite element analysis implemented in the FEStudio software framework. We describe the programming model of finite element method, which supports parallelism on different stages of numerical simulations. Using this model, we develop parallel algorithms of numerical integration for dynamic problems and local stiffness matrices. For constructing and solving the systems of equations, we use the CUDA programming platform.
-
Численное исследование фотовозбужденных поляронных состояний в воде
Компьютерные исследования и моделирование, 2014, т. 6, № 2, с. 253-261Разработан метод и комплекс программ для численного моделирования процесса формирования поляронных состояний в конденсированных средах. Проведено численное исследование этого процесса для водной среды при воздействии лазерного облучения в ультрафиолетовом диапазоне. Показано, что в рамках предложенного подхода удается численно воспроизвести экспериментальные данные по формированию гидратированных электронов. Представлена схема численного решения системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих динамическую модельпо лярона. Программная реализация выполнена с использованием технологии параллельного программирования MPI. Обсуждаются численные результаты в сравнении с экспериментальными данными и теоретическими оценками.
Ключевые слова: поляронное состояние, гидратированный (сольватированный) электрон, конечно-разностные схемы, параллельная реализация.
Numerical investigation of photoexcited polaron states in water
Computer Research and Modeling, 2014, v. 6, no. 2, pp. 253-261Цитирований: 1 (РИНЦ).A method and a complex of computer programs are developed for the numerical simulation of the polaron states excitation process in condensed media. A numerical study of the polaron states formation in water under the action of the ultraviolet range laser irradiation is carried out. Our approach allows to reproduce the experimental data of the hydrated electrons formation. A numerical scheme is presented for the solution of the respective system of nonlinear partial differential equations. Parallel implementation is based on the MPI technique. The numerical results are given in comparison with the experimental data and theoretical estimations.
-
Эффекты воздействия электрического поля на химические структуры
Компьютерные исследования и моделирование, 2014, т. 6, № 5, с. 705-718Волны возбуждения являются прообразом самоорганизующихся динамических структур в неравновесных системах. Они характеризуются своей собственной внутренней динамикой, приводящей к формированию бегущих волн различных типов и форм. Яркие примеры — это вращающиеся спирали и скрученные свитки. Интересная и сложная задача — найти способы управления их поведением, применяя внешние сигналы, влияющие на распространяющиеся волны. В качестве такого воздействия мы используем внешние электрические поля, наложенные на возбудимую реакцию Белоусова–Жаботинского (БЖ). Существенные эффекты влияния полей на волны включают изменение скорости волны, обращение направления распространения, взаимное уничтожение вращающихся в противоположных направлениях спиральных волн и переориентацию нитей скрученных свитков. Эти эффекты могут быть объяснены в численных экспериментах, при этом существенную роль играет отрицательно заряженный ингибиторбромид. Эффекты электрического поля также были исследованы в биологических возбудимых средах, таких как социальные амебы Dictyostelium discoideum. Совсем недавно мы начали исследовать влияние электрического поля на реакцию БЖ, протекающую в водно-масляной микроэмульсии. Удалось наблюдать дрейф сложных структур, а также изменение вязкости и электрической проводимости. Мы обсуждаем предположение, что эта система может выступать в качестве модели для дальнодействующего взаимодействия между нейронами.
Electric field effects in chemical patterns
Computer Research and Modeling, 2014, v. 6, no. 5, pp. 705-718Просмотров за год: 8.Excitation waves are a prototype of self-organized dynamic patterns in non-equilibrium systems. They develop their own intrinsic dynamics resulting in travelling waves of various forms and shapes. Prominent examples are rotating spirals and scroll waves. It is an interesting and challenging task to find ways to control their behavior by applying external signals, upon which these propagating waves react. We apply external electric fields to such waves in the excitable Belousov–Zhabotinsky (BZ) reaction. Remarkable effects include the change of wave speed, reversal of propagation direction, annihilation of counter-rotating spiral waves and reorientation of scroll wave filaments. These effects can be explained in numerical simulations, where the negatively charged inhibitor bromide plays an essential role. Electric field effects have also been investigated in biological excitable media such as the social amoebae Dictyostelium discoideum. Quite recently we have started to investigate electric field effect in the BZ reaction dissolved in an Aerosol OT water-in-oil microemulsion. A drift of complex patterns can be observed, and also the viscosity and electric conductivity change. We discuss the assumption that this system can act as a model for long range communication between neurons.
-
Использование URANS подхода для определения пульсаций температуры при перемешивании трех разнотемпературных струй натрия
Компьютерные исследования и моделирование, 2014, т. 6, № 6, с. 923-935Рассматривается возможность определения пульсаций температуры на основе URANS подхода. Представлены результаты численного моделирования процессов перемешивания трех разнотемпературных струй натрия с использованием программного комплекса FlowVision и модели турбулентного теплопереноса LMS. Приведено сравнение результатов расчетов и экспериментальных данных. Обоснована возможность определения энергонесущих частот температурных пульсаций при перемешивании разнотемпературных потоков натрия с использованием URANS подхода и модели LMS.
Ключевые слова: URANS подход, пульсации температуры, реактор на быстрых нейтронах, спектральная плотность мощности.
Use of URANS approach for determination of temperature fluctuations when mixing triple-jet sodium at different temperatures
Computer Research and Modeling, 2014, v. 6, no. 6, pp. 923-935Просмотров за год: 2. Цитирований: 2 (РИНЦ).The possibility to study temperature fluctuations using URANS approach is studied. The results of numerical simulation of mixing processes for triple-jet sodium at different temperatures are presented. The processes were simulated using FlowVision software system and LMS model for turbulent heat transfer. The analysis and experiment data are compared. Validated was the possibility to determine the energy-carrying frequencies of temperature fluctuations using URANS approach and LMS model when mixing triple-jet sodium at different temperatures.
-
Конвертирование трехмерных компьютерных геометрических моделей для оптимизации параметров моделируемых устройств
Компьютерные исследования и моделирование, 2015, т. 7, № 1, с. 81-91Данная работа посвящена применению метода построения и конвертирования трехмерных компьютерных геометрических моделей для оптимизации параметров моделируемых устройств. Метод использован при проектировании сложных технических устройств на примере компонентов системы управления рециркуляцией выхлопных газов автомобиля: электропривода клапана рециркуляции с магнитопроводом и электродвигателем. Трехмерные компьютерные геометрические модели созданы в среде «Компас-3D» и конвертированы в среду Maxwell-2D. В среде Maxwell-2D рассчитаны переходные электромагнитные процессы для последующей оптимизации параметров устройств системы рециркуляции по критерию снижения потерь мощности автомобильного двигателя.
Ключевые слова: компьютерное моделирование, эффективность функционирования, управляющая зависимость.
Converting three-dimensional computer geometric models for optimization of simulated devices’ parameters
Computer Research and Modeling, 2015, v. 7, no. 1, pp. 81-91Просмотров за год: 1. Цитирований: 16 (РИНЦ).This work focuses on the application of a method of construction and conversion of three-dimensional computer models for optimization of geometric parameters of simulated devices. The method is used in design of complex technical devices for control system components of an exhaust gas recirculation vehicle – electric EGR valve with magnetic and electric motor. Three-dimensional geometric computer models were created in KOMPAS-3D environment and converted to Maxwell-2D. In Maxwell-2D environment transient electromagnetic processes for further optimization of parameters of therecirculation system devicewere calculated using a criterion of reducing power loss of the automobile engine.
-
Высокопроизводительные вычисления на гибридных системах: будут ли решены «задачи большого вызова»?
Компьютерные исследования и моделирование, 2015, т. 7, № 3, с. 429-437На примере расчета течений проводится анализ возможностей современных гибридных распределенных вычислительных систем для расчета «задач большого вызова». Приводятся соображения, что только многоуровневый комплексный подход к такой проблеме позволит эффективно масштабировать подобные задачи. Подход подразумевает использование новых математических моделей процессов переноса, разделение на динамическом уровне явлений переноса и внутренних процессов и использование новых парадигм программирования, учитывающих особенности современных гибридных систем.
Ключевые слова: гибридная система, «задачи большого вызова», тензорная математика, аэрогидродинамика, вычислительный эксперимент.
High performance computations on hybrid systems: will "grand challenges" be solved?
Computer Research and Modeling, 2015, v. 7, no. 3, pp. 429-437Просмотров за год: 7. Цитирований: 8 (РИНЦ).Based on CFD computations we provide the analysis of the possibilities for using modern hybrid distributed computational environments for large complex system simulation. We argue that only multilevel approach supported by new mathematical models of transport properties, dynamical representation of the problem with transport and internal processes separated, and modern paradigm of programming, taking into account specific properties of heterogeneous system, will make it possible to scale the problem effectively.
-
Пристеночные функции для высокорейнольдсовых расчетов в программном комплексе FlowVision
Компьютерные исследования и моделирование, 2015, т. 7, № 6, с. 1221-1239В данной работе представлена модель пристеночных функций FlowVision, позволяющая моделировать турбулентные течения жидкости и газа около твердых непроницаемых поверхностей на разных сетках. Рассматриваются четыре модели турбулентности: $k-\varepsilon$ FlowVision, $k-\varepsilon$ Стандартная, SST $k-\omega$, SA. Обсуждаются особенности реализации моделей турбулентности в программном комплексе FlowVision. Демонстрируются результаты решения двух тестовых задач.
Ключевые слова: турбулентное течение, высокорейнольдсовые расчеты, пристеночные функции, пластина, обратный уступ.
Wall functions for high-Reynolds calculations in FlowVision software
Computer Research and Modeling, 2015, v. 7, no. 6, pp. 1221-1239Просмотров за год: 6. Цитирований: 4 (РИНЦ).The article submits wall functions model “FlowVision”. The model allows simulating turbulent flows of fluid and gas over solid impermeable surfaces on different grids. Four turbulence models are considered: $k-\varepsilon$ FlowVision, $k-\varepsilon$ Standard, SST $k-\omega$, SA. Details of implementation of turbulence models in FlowVision software are discussed. Calculations of two test cases are demonstrated.
Журнал индексируется в Scopus
Полнотекстовая версия журнала доступна также на сайте научной электронной библиотеки eLIBRARY.RU
Журнал входит в систему Российского индекса научного цитирования.
Журнал включен в базу данных Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science
Международная Междисциплинарная Конференция "Математика. Компьютер. Образование"