Моделирование эволюции монохроматической зыби на
advertisement
УДК 551(06) Математическое моделирование физических процессов М.А. ШЕРМЕНЕВА Институт Общей Физики РАН им. А.М. Прохорова, Москва МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭВОЛЮЦИИ МОНОХРОМАТИЧЕСКОЙ ЗЫБИ НА ПОВЕРХНОСТИ ОКЕАНА В ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЕ Получение информации о профиле дна в прибрежной зоне по картинам радиолокационного зондирования океанической поверхности является актуальной обратной задачей в геодезических исследованиях. В данной работе производилось математическое моделирование трансформации квазимонохроматических поверхностных волн под влиянием известной топологии дна, которое было основано на компьютерной обработке данных о профиле дна методом кусочно-гладкой аппроксимации с последующими вычислениями волновых параметров по известным аналитическим выражениям. Эволюция волнового фронта рассчитывалась с помощью построения Гюйгенса. Волны на поверхности испытывают преломление при изменении глубины. В результате линии волнового фронта стремятся соответствовать изобатам рельефа дна. Ю.В. КОНОВАЛОВ, П.С. ЦЫБЕНКО, О.В. НАГОРНОВ Московский инженерно-физический институт (государственный университет) РЕШЕНИЕ СИСТЕМЫ ДВУМЕРНЫХ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ ТЕЧЕНИЯ ЛЬДА В СЛУЧАЕ СЛОЖНОЙ ТОПОЛОГИИ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ Исследовалась сходимость решения системы диагностических уравнений для течения льда в случае, когда рельеф подстилающей поверхности представляет собой гармоническую функцию, а также в зависимости от амплитуды колебаний рельефа. Сходимость решения нарушается с ростом амплитуды колебаний рельефа. Проблема может быть преодолена либо за счет уменьшения шага сетки по вертикали, либо в результате применения аппроксимации граничного условия на свободной поверхности, которое основано на распространении уравнения механического равновесия на граничные узлы свободной поверхности. В работе также найдено численное решение для плоского течения льда в плоскости ледораздела ледника Haut Glacier d'Arolla. ISBN 978-5-7262-1042-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2009. Том 1 1 УДК 551(06) Математическое моделирование физических процессов Г.Е. КРАСНИКОВ, О.В. НАГОРНОВ Московский инженерно-физический институт (государственный университет) ПРОГНОЗ ЭВОЛЮЦИИ ЛЕДНИКА АКАДЕМИИ НАУК В УСЛОВИЯХ ГЛОБАЛЬНОГО ПОТЕПЛЕНИЯ КЛИМАТА В работе проведено моделирование течения арктического ледника Академия Наук (Северная Земля). Получены прогнозы эволюции данной ледниковой системы на ближайшие 200 лет. Модель построена на основе детального расчёта температурного поля вдоль всей толщи льда. Расчеты температурного поля в леднике Академии Наук проводились согласно модели снежно-фирновой толщи, детально описывающей процессы фазового перехода в тёплое время года, фильтрацию талой воды, а также учитывающей атмосферные осадки. Задача решалась конечно-разностным методом в системе MATLAB, расчёт скоростей течения производился системе Comsol Multiphysics 3.2. Результаты моделирования показывают, что при интенсивности потепления в 0,02 град/год за 200 лет скорости течения льда в леднике Академия Наук повысятся на 8-10%. Ю.П. ЩЕРБАК1, В.В. АЛЕКСЕЕВ1, А.И. ЛОГВИНОВ1,2, Е.Е. МЕШКОВ1,2, В.В. РУДЕНКО2, А.Г. СИРОТКИНА1, Г.В. ТАЧАЕВ2 1Саровский государственный физико-технический институт, Нижегородская обл. 2ФГУП РФЯЦ-ВНИИЭФ, Саров, Нижегородская обл. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ В САРФТИ КОМПЛЕКСА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-РАСЧЕТНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРОБЛЕМ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ГАЗОДИНАМИКИ Современный специалист при исследовании сложных нестационарных процессов газо-гидродинамики использует как расчетно-теоретические, так и экспериментальные средства. Технические возможности ВУЗов позволяют привить навыки расчетного и экспериментального моделирования в процессе обучения студентов и способствовать формированию полноценного научного исследователя. С этой целью в СарФТИ на основе экспериментальной установки и моделирующей компьютерной программы разрабатывается и внедряется в учебный процесс комплекс экспериментально-расчетного моделирования, опыт применения которого описан в докладе. 2 ISBN 978-5-7262-1042-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2009. Том 1 УДК 551(06) Математическое моделирование физических процессов В.В. РУДЕНКО1, М.В. ШАБУРОВ1 ,Е.Е. МЕШКОВ1,2 2Саровский 1РФЯЦ-ВНИИЭФ, Саров, Нижегородская обл. государственный физико-технический институт, Нижегородская обл. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС MASTER PROFESSIONAL – ИНТЕГРИРОВАННАЯ СРЕДА ВИЗУАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ФИЗИКИ СПЛОШНЫХ СРЕД Программный комплекс MASTER Professional является учебным и исследовательским инструментом для изучения и моделирования процессов гидродинамики, упругости и пластичности, линейной и лучистой теплопроводности, магнитной гидродинамики, молекулярной динамики, в том числе – нестационарных многомерных течений, сопровождающихся ударными, тепловыми, детонационными волнами, высокими сжатиями и удельными энергиями изучаемых сред. Комплекс отличается дружественным пользовательским интерфейсом, высокой степенью автоматизации, качественной визуализацией и удобными средствами управления моделированием и обработкой результатов. Комплекс с 2005 г внедряется в практику учебного процесса в СарФТИ. Н.О. ЕЛЮТИН, Д.В. ЛЬВОВ1, Е.В. НОВИКОВА1, А.Н. ТЮЛЮСОВ1 Московский инженерно-физический институт (государственный университет) ГНЦ РФ Институт теоретической и экспериментальной физики, Москва 1ФГУП ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕОМЕТРИИ ЛАУЭ-ЛАУЭ В ЭКСПЕРИМЕНТАХ ПО МАЛУГЛОВОМУ РАССЕЯНИЮ НЕЙТРОНОВ Предложена схема эксперимента по малоугловому рассеянию нейтронов с использованием кристаллической пары, вырезанной в геометрии Лауэ. Приведены варианты компоновки установки для измерений по методу двухкристального спектрометра и методу Уоррена. Преимуществом данной схемы является возможность одновременного измерения интенсивности пучков нейтронов как прошедшего через образец, так и свободного. При помощи математического моделирования оценены возможные экспериментальные результаты. ISBN 978-5-7262-1042-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2009. Том 1 3 УДК 551(06) Математическое моделирование физических процессов И.С. КУПЦОВ, Ю.А. КОРОВИН, А.Ю. СТАНКОВКИЙ, А.А. НАТАЛЕНКО Обнинский государственный технический университет атомной энергетики ИНТЕРАКТИВНАЯ СРЕДА КОМПЛЕКСНОЙ ПОДГОТОВКИ ЯДЕРНЫХ АКТИВАЦИОННЫХ ДАННЫХ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ ДИАПАЗОНЕ ОТ 0.2 ДО 1 ГЭВ В данной работе представлена справочно-информационая интерактивная среда для подготовки, верификации и валидации ядерных активационных данных в высокоэнергетическом диапазоне от 0.2 до 1 ГэВ. Разработанная среда включает в себя справочно-информационную базу протонных и нейтронных ядернофизических активационных данных, подготовленных в ИАТЭ (TREF, IEAF и HEPAD); программуинтерефейс CASCADInt снабженную обширной системой контекстной подсказки (HELP); модуль статистического анализа данных; среду интерактивной работы с расчетными модулями такими как: ALICE/ASH, CEM3k, ISABEL/Bertini, INCL4/ABLA, TALYS, GEM2 и программный комплекс CASCADeX использующей, хорошо зарекомендовавшую в себе модель Хаузера – Фешбаха на стадии испарения. И.С. КУПЦОВ, Ю.А. КОРОВИН, А.Ю. СТАНКОВКИЙ, Обнинский государственный технический университет атомной энергетики УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ КАСКАДНО-ИСПАРИТЕЛЬНАЯ МОДЕЛЬ НА ОСНОВЕ ФОРМАЛИЗМА ХАУЗЕРА–ФЕШБАХА ДЛЯ РАСЧЕТА АКТИВАЦИОННЫХ ДАННЫХ В ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОБЛАСТИ В работе описывается программа CASCADEX, созданная на основе соединения модели внутриядерного каскада, используемой в программе CASCADE/INPE с моделью Хаузера-Фешбаха, реализованной в программе TALYS и описывающей статистический процесс девозбуждения ядер после каскадной стадии. Программа была протестирована на расчетах выходов радионуклидов, образующихся при взаимодействии протонов с энергиями 0.8 – 1.2 ГэВ с веществом. Значения сечений, рассчитанные по CASCADEX, лучше согласуются с существующими экспериментальными данными, чем аналогичные данные, полученные по другим программам, реализующим каскадно-испарительные модели. 4 ISBN 978-5-7262-1042-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2009. Том 1 УДК 551(06) Математическое моделирование физических процессов С.К. АЧКАСОВ, Ю.С. ЛЮТОСТАНСКИЙ, В.И. ЛЯЩУК Московский инженерно-физический институт (государственный университет) КОНЦЕПЦИЯ КОНВЕРТОРА НЕЙТРОНОВ В АНТИНЕЙТРИНО. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В КОНВЕРТОРЕ Альтернативой ядерным реакторам, как мощным источникам антинейтрино предлагается использовать конвертор, окружающий активную зону ядерного реактора и поглощающийисходящие нейтроны в реакции 7 max Li(n,)8Li с последующим распадом короткоживущего изотопа 8Li (1/2 = 0.84 s, E~ =13.0 MeV), преобра- зуя их в жесткие антинейтрино с известным спектром. Оптимизация параметров конструкции реактораконвертора проводилась с использованием программы МАМОНТ, разработанной для реакторных и геофизических расчётов и отлаженной при сопоставлении расчётов переноса нейтронов с базовыми интегральными экспериментами. Оптимизация проводилась также по химическому составу вещества конвертора. Рассматривался как статический, так и динамический режим работы конвертора. Ю.С. ЛЮТОСТАНСКИЙ Московский инженерно-физический институт (государственный университет) НЕЙТРОННО-ИЗБЫТОЧНЫЕ ЯДРА ВБЛИЗИ ГРАНИЦЫ НЕЙТРОННОЙ СТАБИЛЬНОСТИ Экспериментальные исследования ядер вблизи N–границы (RIKEN, GANIL, ОИЯИ) в области O-Mg c числом нейтронов N=20-28 показали, что сильная деформация в этих ядрах определяет положение N– границы. Для ядер с большим нейтронным избытком в области деформации появляются новые “магические” числа N=16 и N=26. В результате деформации наблюдается пересечение одночастичных уровней с разной четностью, приводящее к резкому уменьшению T1/2 и увеличению вероятности эмиссии запаздывающих нейтронов из-за появления новых разрешенных β-переходов. При этом стандартная оболочечная структура разрушается и при увеличении деформации понятие «оболочек» теряет смысл. В некоторых случаях при увеличении деформации возможно появление тяжелых супердеформированных изотопов и граница нейтронной стабильности сдвигается. ISBN 978-5-7262-1042-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2009. Том 1 5 УДК 551(06) Математическое моделирование физических процессов И.В. АБРАМОВ, Н.О. ЕЛЮТИН, Д.В. ЛЬВОВ 1, А.Н. ТЮЛЮСОВ1 Московский инженерно-физический институт (государственный университет) ГНЦ РФ Институт теоретической и экспериментальной физики, Москва 1ФГУП МЕТОД САМОСВЕРТОК ДЛЯ РАСЧЕТА УГЛОВЫХ СПЕКТРОВ МНОГОКРАТНОГО МАЛОУГЛОВОГО РАССЕЯНИЯ НЕЙТРОНОВ В работе проведено развитие метода обработки спектров многократного малоуглового рассеяния нейтронов для получения информации о неоднородностях вещества: их размере и концентрации. Предложен метод построения зависимости ширины линии многократного малоуглового рассеяния от толщины образца исходя из углового распределения нейтронов, измеренного на одном образце. Проведено тестирование метода на спектрах образцов ВТСП керамики состава YBa2Cu3O7-, показано совпадение расчетной и экспериментальной зависимостей, а также определены радиус и совокупный удельный объем пор керамики. А.А. ДМИТРОВСКИЙ, А.М. ИОНОВ Московский инженерно-физический институт (государственный университет) ВОЗДЕЙСТВИЕ Р–ВОЛНЫ, БЕГУЩЕЙ ПО ФОРМАЦИИ, СОДЕРЖАЩЕЙ МЯГКИЙ ПОРИСТЫЙ НАСЫЩЕННЫЙ СЛОЙ, НА ФЛЮИД СКВАЖИНЫ В длинноволновом приближении получено выражение для эквивалентного источника давления, возникающего во флюидонаполненной скважине при набегании Р - волны на пористый насыщенный слой, флюид которого сообщается с флюидом скважины. В данной работе предполагается, что поведение насыщенного пористого слоя описывается моделью Рахматуллина для мягких грунтов. Показано, что эквивалентный источник давления зависит от трех безразмерных параметров задачи: 1) отношения толщины слоя к радиусу скважины; 2) отношения характерной длины волны набегающей P-волны к радиусу скважины; 3) произведения характерной частоты P-волны на время релаксации среды. Проведенный анализ показывает, что амплитуда генерируемой трубной волны может быть сравнима с амплитудой набегающей Р-волны. 6 ISBN 978-5-7262-1042-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2009. Том 1 УДК 551(06) Математическое моделирование физических процессов Ю.В. КОНОВАЛОВ, К.Г. ЛАЛЕТИН Московский инженерно-физический институт (государственный университет) МОДЕЛИРОВАНИЕ МИКРОКЛИМАТА В ПОМЕЩЕНИЯХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАМНОГО КОМПЛЕКСА ANSYS Проведены расчеты микроклимата (температуры, влажности) в помещение с целью нахождения оптимальных характеристик для климатических систем. Расчеты проведены с помощью программного комплекса ANSYS CFX, в котором такого рода задачи могут быть решены в соответствующей математической постановке для системы уравнений гидродинамики с учетом уравнения переноса тепла. Исследованы влияния различных сеток и моделей на решение задачи для системы уравнений гидродинамики. А.Ю. ВИШНЯКОВ, Н.В. МЕЛЕШКИН, И.А. ЮРИНА Саровский государственный физико-технический институт, Нижегородская обл. РАСЧЕТНАЯ СХЕМА АТМОСФЕРНОЙ УДАРНОЙ ТРУБЫ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЦЕССОВ КУМУЛЯЦИИ ЭНЕРГИИ В СарФТИ разрабатывается комплекс экспериментально-расчетного моделирования для изучения проблем нестационарной газодинамики. Этот комплекс будет использован для проведения лабораторных работ по газодинамике студентами СарФТИ. В состав комплекса входят: – набор экспериментальных лабораторных методов исследования нестационарных газодинамических течений на основе атмосферной ударной трубы (заявка на патент РФ№2008130214 от 21.07.08). – комплекс программ MASTER Professional, предназначенный для численного моделирования газодинамических процессов. При помощи программного комплекса MASTER авторами была разработана расчетная схема атмосферной ударной трубы для изучения процессов кумуляции энергии при соударении плоских слоев. ISBN 978-5-7262-1042-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2009. Том 1 7 УДК 551(06) Математическое моделирование физических процессов К.В. ЛЕКОМЦЕВ, А.А. ТИЩЕНКО Московский инженерно-физический институт (государственный университет) ЭФФЕКТЫ ЛОКАЛЬНОГО ПОЛЯ В ИЗЛУЧЕНИИ СМИТА–ПАРСЕЛЛА ОТ ЦЕПОЧКИ СФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ Рассмотрена задача о рассеянии электромагнитного поля движущегося заряда на цепочке частиц. Задача решена в общем виде для произвольных диэлектрических свойств частиц, и с учетом эффектов локального поля. Эффекты локального поля физически связаны с учетом взаимодействия между всеми рассеивающими частицами. Также рассмотрен отдельный случай периодического расположения наночастиц. В обоих случаях получены аналитические выражения для спектрально-углового распределения плотности энергии излучения от цепочки частиц, обсуждается роль эффектов локального поля. Для строго периодической цепочки исследовано излучение Смита-Парселла. Изучение теоретических аспектов излучения Смита-Парселла в настоящее время актуально для развития методов невозмущающей диагностики пучков заряженных частиц. Р.Н. РОДИОНОВ Московский инженерно-физический институт (государственный университет) О РАССЕЯНИИ ПЛОСКОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ НА ДВУМЕРНОМ ФОТОННОМ КРИСТАЛЛЕ Рассмотрена задача о рассеянии плоской электромагнитной волны на периодической структуре, состоящей из системы параллельных диэлектрических цилиндров, расположенных в одной плоскости в длинноволновом приближении. Получены выражения для напряженностей отраженной и прошедшей волн, а также выражения для коэффициентов отражения и преломления для различных поляризаций падающей волны (поперечной и продольной). Показано, что коэффициент отражения существенно зависит от расстояния между цилиндрами и их диэлектрической проницаемости. 8 ISBN 978-5-7262-1042-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2009. Том 1 УДК 551(06) Математическое моделирование физических процессов С.А. ВОЛКОВ, В.А. ОКОРОКОВ, И.В. РОМЕРО РЕЙЕС Московский инженерно-физический институт (государственный университет) ДВУХЧАСТИЧНЫЕ АЗИМУТАЛЬНЫЕ КОРРЕЛЯЦИИ ПРИ ЭНЕРГИЯХ RHIC Представлены результаты аппроксимации экспериментальных данных по взаимодействиям различных типов при энергиях коллайдера RHIC аналитической корреляционной функцией общего вида при асимптотически слабых непрямых корреляциях. Использование корреляционных функций, учитывающих только один источник (эллиптический поток или адронные струи) азимутальных корреляций свидетельствует о значительном вкладе жестких струй в экспериментальные данные. Значения параметра, характеризующего эллиптический поток, полученные при аппроксимации функцией общего вида, согласуются с учетом погрешности с результатами эксперимента STAR (RHIC). Аппроксимации экспериментальных данных различными аналитическими функциями свидетельствует о важности корректного учета источников как прямых, так и непрямых корреляций. В.А. ОКОРОКОВ, В.М. СУХАРЕВ Московский инженерно-физический институт (государственный университет) МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОТОН-ПРОТОННЫХ СТОЛКНОВЕНИЙ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ОБРАЗОВАНИЯ КВАНТОВЫХ ЧЕРНЫХ ДЫР ПРИ ЭНЕРГИИ LHC Представлены результаты кинематического анализа массивов событий для протон-протонных столкновений при энергии LHC, полученных на основе компьютерного моделирования с учетом и без учета возможного образования квантовых черных дыр. В случае образования квантовых черных дыр наблюдаются существенные изменения распределений заряженных частиц по множественности, псевдобыстроте и поперечному импульсу. Возможное образование данных экзотических квантовых объектов в протон-протонных столкновениях приводит к существенному увеличению числа частиц в области малых псевдобыстрот и больших поперечных импульсов. Данные особенности кинематических распределений могут рассматриваться в качестве одного из признаков образования квантовых черных дыр в протон-протонных столкновениях при энергии LHC. ISBN 978-5-7262-1042-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2009. Том 1 9 УДК 551(06) Математическое моделирование физических процессов Е.И. БЕЛОКЛОКОВ, А.М. МАСЛЕННИКОВ Московский инженерно-физический институт (государственный университет) ЧИСЛЕННАЯ МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ДВУМЕРНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗАДАЧ С ОСЕВОЙ СИММЕТРИЕЙ В РАЗРУШАЕМЫХ ГОРНЫХ ПОРОДАХ Предложена численная методика решения двумерных динамических задач с осевой симметрией в разрушаемых горных породах. Методика позволяет рассчитывать параметры ударной волны, размеры зоны дробления при взрывах рядных скважинных зарядов, используемых для дробления массивов горных пород при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Проведены численные расчеты для определения оптимального расстояния между взрывными скважинами, когда объем разрушенной породы максимален. Ю.В. КОНОВАЛОВ, В.А. ХОЛИНА Московский инженерно-физический институт (государственный университет) ТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ В ОКРЕСТНОСТИ НАНОТРУБКИ Движение жидкости в окрестности нанотрубки рассмотрено в рамках микроскопического подхода (задачи молекулярной динамики). В такой постановке в рамках классического приближения атомы представляют собой материальные точки, взаимодействие которых описывается заданной потенциальной энергией. Эта энергия определяется потенциалом Ленарда-Джонса и Кулоновским потенциалом. В качестве граничных условий использовались периодические граничные условия, которые обеспечивают сохранение массы и импульса в рассматриваемом объеме жидкости. 10 ISBN 978-5-7262-1042-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2009. Том 1
