Эритроцит при перемещении по узкому капилляру вытягивается и перекатывается подобно гусенице трактора. Заряды, расположенные на поверхности эритроцита, перемещаются вместе с мембраной и порождают магнитное поле в окрестности мембраны эритроцита, которое может оказывать влияние как на элементы кровотока вне эритроцита, так и на его содержимое, в частности, на атомы железа входящие в состав гемоглобина. Построена трехмерная модель эритроцита. Проведенные расчеты напряженности магнитного поля Н показали, что вращение мембраны эритроцита с расположенными на ней зарядами приводит к существенному перераспределению магнитного поля в окрестности эритроцита. Причем с увеличением частоты вращения мембраны эритроцита неоднородность Н существенно возрастает и может привести к изменению гемодинамики в системе микроциркуляции.

Ключевые слова: математическая модель, эритроцит, узкий капилляр, магнитное поле, микроциркуляция

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В данной статье рассматривается задача построения плана работ в виде цепочки управляющих воздействий, изменяющих систему, и методы ее решения. Строится задача нахождения оптимального пути на ситуационной сети с математическим описанием начальных условий и требованиями к результату. Кратко описывается стандартное решение данной задачи: метод нечетких продукций. Рассматриваются основные проблемы метода нечетких продукций. Описывается решение задачи построения цепочки действий оператора на ситуационной сети с помощью механизма динамического программирования. Предлагается комбинированный метод нахождения цепочек действий с процедурным построением ситуационной сети с использованием метода динамического программирования с ограничениями. Описывается первый шаг и шаг l алгоритма решения данной задачи. Рассматриваются преимущества данного метода перед другими/

Ключевые слова: ситуационное моделирование, нечеткие множества, теория графов, теория принятия решений, документация, сложные системы, нечеткая логика, нечеткие ситуационные сети, теория множеств, теория оптимального управления, динамическое программирование

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Статья посвящена проблеме применения искусственных нейронных сетей как одного из методов интеллектуального анализа данных для классификации компетентностей студентов университета при определении учебной специализации. В ней описываются сложности процесса выбора специализации и связанные с этим негативные последствия, а также предлагается подход к решению данной проблемы с применением программных средств классификации. В качестве основы для реализации предлагаемых средств используется система учёта успеваемости студентов на веб-сайте университета г. Тартус, Сирия. В статье приведены критерии отбора данных для формирования обучающей выборки, которая включает в себя успеваемость по некоторым предметам в качестве входных векторов. Значения выходного вектора зависят от оконченной специальность и попадают в обучающее множество только в случае её правильного выбора. На основе указанных данных сформирована структура многослойной искусственной нейронной сети и выбран алгоритм обучения, результаты работы которого отражены на веб-сайте университета в виде советов по выбору будущей специализации, что позволило повысить эффективность учебного процесса.

Ключевые слова: интеллектуальный анализ данных, искусственные нейронные сети, web-дизайн, машинное обучение, классификация

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье рассмотрена методика моделирования химических процессов в растворе для ячейки идеального смешения в динамических условиях. Если реакция протекает в жидкой фазе без изменения объема реакционной смеси, то систему уравнений накопления и расходования веществ можно выразить через изменение концентрации. Решение системы уравнений динамики позволяет найти концентрации веществ в растворе во время переходного процесса, в конце которого установится новое стационарное состояние при отсутствии внешних воздействий. В качестве модели была предложена система дифференциальных уравнений расходования и накопления веществ в ячейке. Выполнено решение модели в системе MathCAD методами Рунге–Кутта с помощью стандартных функций. В связи с тем, что определение показателей потоков в ячейке дискретно, а изменение протекает достаточно плавно, удобно проводить интегрирование масс веществ через дискретные интервалы времени. Для этого применим один из методов численного интегрирования – метод Симпсона. Сравнение балансов потоков между собой и с реальными физическими потоками на моделируемых объектах, позволяет своевременно определить и скорректировать ошибку, и адаптировать модель к динамически изменяющимся условия проведения процесса. Полученные результаты могут быть использованы для моделирования и анализа процессов, сопровождающихся химическими реакциями в растворах в динамических условиях.

Ключевые слова: дифференциальные уравнения, ячейка идеального смешения, динамика, модель, материальный баланс, состояние равновесия, нестационарный процесс

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Рассматривается численное решение задачи о распространении поверхностных волн в слое жидкости на пористом основании. Записаны выражения для декремента затухания и частоты колебаний волны. Показаны зависимости частоты колебаний волны от безразмерных величин, связывающих толщины слоя жидкости и слоя пористой среды. Рассмотрены различные частные случаи. Записано дисперсионное уравнение для бесконечной толщины слоя пористой среды.

Ключевые слова: пористая среда, частота колебаний волны, декремент затухания колебаний волны, ромбоэдрическая упаковка шариков пористой среды

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Проведено бизнес моделирование социального проекта – портала для управления «Юго-Западным благочинием» г.Ростова-на-Дону. Рассмотрен первый этап Жизненного цикла – анализ предметной области с использованием CASE технологий. Использован язык UML и платформа проектирования Rational Rose.

Ключевые слова: паломнические поездки, виртуальный тур, проектирование информационной системы, объектно-ориентированный подход, Rational Rose, UML, диаграмма Business use case, диаграмма Use case, диаграмма деятельности

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Описан процесс создания автоматизированной информационной системы для организаций, работающих в автодорожной сфере с использованием CASE технологий. Рассмотрен первый этап Жизненного цикла – анализ предметной области в аспекте моделирования бизнес процессов, связанные с приобретением, обслуживанием, движением и поверкой приборов и оборудования. Представлены диаграммы: бизнес вариантов использования, вариантов использования и деятельности на языке UML.

Ключевые слова: приборы, оборудование, измерения, испытания, метрологическая поверка, объектно-ориентированный подход, диаграммы деятельности, диаграмма вариантов использования, Microsoft Visual Studio 2012

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Рассмотрено внедрение комплексной программы "Рубежный контроль" на примере контрольной и экспериментальной группы. Результаты эфективности данного комплекса ыли доказаны практически и теоретически: увеличилась успеваемость курсантов, а расчеты статистических оценок показали, что рассчитанное значение меньше критического. То есть можно сделать вывод о том, что различия в оценках между экспериментальной и контрольной группами статистически несущественны при данном уровне значимости. То есть, для сравнения были взяты приблизительно равные по знаниям две группы.

Ключевые слова: критерий Стьюдента, математическая статистика, репрезентативная выборка, эксперимент, групповая выборка, экспертные оценки

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В данном научном исследовании представлены результаты анкетирования среди группы населения от 18 до 64 лет, из них: 18 мужчин и 32 женщины. Всего было опрошено 50 человек. Объектом исследования является семейное насилие, предметом – агрессивное поведение респондентов в семье. Цель работы: проанализировать агрессивное поведение респондентов в контексте проблемы семейного насилия с помощью социологического опроса и обработки данных в программе PSPP. С помощью семантического дифференциала мы узнали уровень эмоционального отношения к дружным семьям без конфликтов, к семьям с конфликтами и к своей реальной семье. Респонденты по предложенным признакам оценивали свое эмоциональное отношение к разным типам семей. Был составлен семантический портрет и найдены первичные расстояния. Главным образом, 68% опрошенных считает, что существует проблема насилия в семьях, 12% - не считает, что есть проблема, 10% - не знает, 6% и 4% - затрудняются ответить и не задумывались над этим. У большинства респондентов – это 76%, ссоры в семье происходят редко, у 10% - часто, у 2% - очень часто и у 12% никогда.

Ключевые слова: субъективное восприятие, эмоциональные состояния, анкетирование, функции распределения, сравнительный анализ, семантический дифференциал, таблицы сопряженности

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Работа посвящена одному из показателей скрытой семейной агрессии – эмоциональным составляющим семейных установок. В основу исследования положены пилотажные измерения, выполненные анкетированием по методу семантического дифференциала. Всего было опрошено 50 человек, из них 18 мужчин и 32 женщины, в возрасте от 18 до 64 лет. Использовался вариант с калибровкой, респондентов просили охарактеризовать по семантической шкале как реальную, так и идеальные положительную и отрицательную семьи. Образы идеальных конструктов задавали в семантическом пространстве масштаб и направление. В соответствии с подходом Кумбса «идеальной точки» уровень эмоционального восприятия оценивался нами по относительным расстояниям от образа реального объекта до образов идеальных конструктов. Обработка результатов проводилась для каждого анкетируемого отдельно, а по полученным результатам строились функции распределения уровней эмоционального восприятия по респондентам. Они отражали внутреннюю структуру по группе аффективных составляющих семейных установок. Расчеты проводились в линейном приближении (по полуразности вышеуказанных относительных расстояний) и в рамках нелинейной психосемантической феноменологической модели. В последней уровни восприятия задаются в виде дифференциальных уравнений, которые решались методом Монте-Карло на пакете многоагентного моделирования AnyLogic. Полученные результаты подтверждают ранее сделанные оценки по усредненным данным. Среднее значение уровня эмоционального восприятия по всей исследуемой аудитории положительно (0,33 по шкале от -1 до +1), что говорит об отсутствии агрессивного поведения для большинства респондентов. Сильно отрицательный уровень (от -0,5 до -1) показали всего 6%, на таком фоне у них может развиваться агрессивное поведение. Еще 6% характеризуются незначительным эмоциональным раздражением в семейной сфере (уровень от -0,1 до -0,3), это промежуточная группа, которая при неблагоприятных условиях можем перерасти в группу риска. Для остальной части исследуемой аудитории (88%) эмоциональные отношения в семье неагрессивны, положительны.

Ключевые слова: семантический дифференциал, субъективное восприятие, латентные переменные, психосемантическая феноменологическая модель, эмоциональное восприятие, многоагентное моделирование, функция распределения

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Представлено описание методов обмена информацией между CAD и CAE системами. Приведено описание модульной системы проектирования и расчета на прочность геодезических оболочек GeoTran. Прямая трансляция геометрических моделей из ArchiCAD в Patran/Nastran/Dytran имеет недостатки. Предложено реализовать трансляцию геометрических моделей в нейтральный SAT формат. Разработан транслятор геометрических моделей одноконтурных геодезических оболочек из ArchiCAD в SAT формат. Транслятор позволяет автоматизировать обмен информацией между CAD системой ArchiCAD и различными CAE системами, предназначенными для прочностных расчетов.

Ключевые слова: обмен данными между CAD и CAE системами, нейтральный файл, форматы SAT и OBJ, геодезические оболочки, трансляция геометрических моделей

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ ,

Рассматривается задача калибровки трехосного датчика ускорений. В качестве исходных данных для калибровки используется ряд измерений, полученных с помощью датчика при его различных ориентациях в пространстве. Считается, что датчик неподвижен для каждого варианта ориентации. Данные измерений усредняются в каждом статическом положении датчика, и полученные усредненные результаты используются в качестве параметров в системе нелинейных уравнений, которые решаются методом Левенберга-Марквардта. Приводятся результаты применения предложенной в статье методики в эксперименте с реальным датчиком, что позволяет проверить ее эффективность.

Ключевые слова: трехосный акселерометр, калибровка датчика, система координат датчика, система координат гравитационного поля, поворот системы координат, матрица преобразования координат, поправочный коэффициент, среднее значение ряда измерений, среднеквадратическая ошиб

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье рассматривается параметрический метод диагностики насосного агрегата. Описываются общеизвестные методы диагностики, приводится сравнение методов. Параметрический метод позволяет на основе общедоступной информации в технологическом процессе перекачки жидкости определять текущее состояние насосного агрегата. В статье приводится математическая модель системы преобразователь частоты, двигатель, насос. Приводится пример изменения коэффициентов диагностической модели.

Ключевые слова: центробежные насосы, методы, диагностика, параметры, математическая модель, коэффициент, диагностическая модели

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Рассматривается тонкий круговой диск, материал которого проявляет упругие и пластические свойства при тепловом и силовом воздействиях. В центральной части диска поле температур однородное. На границе диска задано давление и постоянная температура. Принимается приближение плоского напряженного состояния. Рассматривается аддитивная форма связи полных, упругих, пластических деформаций и деформаций при свободном тепловом расширении. Упругие деформации выражаются через напряжения согласно закону Гука. Предлагается линейная аппроксимация зависимости предела пластичности от температуры. Показана возможность нейтрального нагружения центральной области диска и его внешней границы. Особо выделяется условие пластичности Треска.

Ключевые слова: математическое моделирование, упругопластическое тело, плоское напряженное состояние, кусочно-линейные условия пластичности, теория пластического течения, термоупругопластичность

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Для прототипирования алгоритмов управления беспилотным автомобилем предлагается подход к моделированию радиолокационного сенсора, использующего частотный метод, в режиме реального времени. На основе результатов радиолокационного зондирования с помощью серийных автомобильных радаров построена упрощённая модель дорожной обстановки, а также модель отражённого радиосигнала. Предложено комплексное решение задачи моделирования работы радиоволнового сенсора. Приводятся результаты работы программно-моделирующего комплекса.

Ключевые слова: беспилотный автомобиль, система технического зрения, моделирование, автомобильный радар, центр рассеяния, преобразование Фурье, радиолокационное изображение

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Обсуждаются шаги построения алгоритма расчета напряженного и деформированного состояния тонкого кругового диска, испытывающего тепловое и силовое воздействия. В центральной части диска создается однородное поле температур. В рамках теории течения идеального упругопластического тела рассматриваются условия пластичности общего вида. Принимается, что общим для всех условий пластичности является предел пластичности на одноосное растяжение. Установлены зависимости между радиусом диска, температурой центральной области диска и внешним давлением, определяющие возникновение пластических областей. Для кусочно-линейных условий пластичности общего вида определены аналогичные зависимости, когда на упругопластических границах реализуются сингулярные режимы пластичности. Для различных значений входных параметров задачи приведены графики напряжений, эквивалентных напряжений и годографа вектора напряжений.

Ключевые слова: математическое моделирование, упругопластическое тело, плоское напряженное состояние, кусочно-линейные условия пластичности, теория пластического течения, термоупругопластичность

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Данная работа сфокусирована на сравнении экранов двух смартфонов Apple и Samsung на предмет быстрого разлома (перелома). При анализе использовалась новая методика исследовании быстрого разлома, которая состоит из расширенной версии конечных элементов и когезионной модели. Результаты, вычисленные с помощью вышеупомянутой методики являются максимально приближенными к экспериментальному результату. В данной работе было проанализировано влияние нарезов (меток) в структуре на инициирование новой трещины. Результаты показали, что начальные трещины могут увеличить смещение деформированного тела, но при этом уменьшить распространение трещины. Результаты также показали, что экран Samsung (Gorilla Glass) имеет тенденцию деформироваться больше по сравнению с экраном Apple (Sapphire). Так же было рассмотрено влияние нарезов (нарезы для кнопок) на скорость распространения трещины близ ее вершины. Результаты показали, что нарезы увеличивают скорость распространения близ вершин трещины для обеих геометрий (Sapphire, Gorilla Glass).

Ключевые слова: скорость распространения трещины, Gorilla Glass, быстрый перелом, сапфир, смещение деформированных тел,

01.02.04 - Механика деформируемого твердого тела , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В работе представлено описание разработанного программного обеспечения трехмерной графики, которое предназначено для интерпретации широкого спектра геофизической информации и данных моделирования. Информационная технология применяется для визуализации данных радиолокационных наблюдений облаков, результатов численного моделирования на основе трехмерной модели облака. Приведены некоторые возможности программы. Шкала фиксированных значений радиолокационной отражаемости дает возможность легко изменять порог отображения и последовательно изучать внутреннюю структуру объекта, просматривая вложенные слои друг за другом. Обеспечивается построение горизонтальных и вертикальных разрезов объекта. Программа создана с использованием модулей открытой библиотеки OpenGL.

Ключевые слова: прикладная программа, трехмерная визуализация, параметры облаков, радиолокационная отражаемость, данные моделирования

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье разрабатывается трехмерная математическая модель БПЛА на базе квадрокоптера, как наиболее распространенного типа БПЛА на данный момент. Квадрокоптер базируется на раме DJI F-450. Первая часть статьи посвящена математическому описанию модели квадрокоптера, а именно: кинематике и динамике движения; силам и моментам, действующим на БПЛА; допущениям, упрощающим математические выражения. Для описания положения и перемещения квадрокоптера в пространстве будут использоваться инерциальная и связанная СО, поэтому необходимо преобразование из одной системы координат в другую. Движение квадрокоптера в связанной системе координат рассмотрено в статье путем учета моделей кинематики и динамики, описывающих движение БПЛА.

Ключевые слова: квадрокоптер, БПЛА, модель кинематики, модель динамики, трехмерная среда, DJI F-450, двигатель, тяга, матрицы поворота, подвижный объект

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Целью данной работы является исследование взаимодействия двух предельно коротких импульсов при их распространении по образцу топологического изолятора. Моделирование эволюции электромагнитного поля проводилось на основании уравнений Максвелла, дополненных уравнением, определяющим поведение электрического тока в системе. Электроны описывались на основании длинноволнового эффективного гамильтониана в случае низких температур. В результате проведенного исследования была выявлена зависимость формы предельно короткого оптического импульса от его начальной скорости и начальной амплитуды. Показано устойчивое распространение импульса (типа солитона) как до, так и после столкновения.

Ключевые слова: предельно короткие импульсы, топологический изолятор, столкновение

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Разработан программный комплекс, реализующий расчет и графическую визуализацию асимптотического поведения при большом времени главных членов асимптотик компонент вектора скорости частиц при двумерном движении вращающейся стратифицированной жидкости. Изложена математическая модель, положенная в основу программного комплекса. Описана структура программного комплекса. Показано применение программного комплекса при исследовании динамики колебаний в стратифицированной жидкости.

Ключевые слова: стратифицированная вращающаяся жидкость, математическая модель, программный комплекс, асимптотическое поведение, главные члены асимптотик

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Проанализированы возможные способы высокоскоростного управления характеристиками рекомбинационных He-Sr и He-Ca лазеров с использованием математического моделирования. Показано, что возможна регулировка лазерных характеристик в широком интервале значений при использовании двух способов управления – посредством вариаций амплитуды добавочного импульса тока в послесвечении и посредством вариаций момента его приложения. Рассчитаны зависимости лазерных характеристик от параметров добавочных импульсов.

Ключевые слова: рекомбинационный лазер на парах металла, He-Sr лазер, He-Ca лазер, газоразрядная плазма, высокоскоростное управление, математическое моделирование

01.04.21 - Лазерная физика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Проведено численное физико-топологическое моделирование для оптимизации толщины перовскитовых солнечных элементов на основе гетероструктуры TiO2/CH3CN3PbI3-xClx/Spiro-OMeTAD. Результаты проведенных исследований показали, что оптимальные значения толщин пленок TiO2 и CH3CN3PbI3-xClx гетероструктуры, позволяющие получить высокий коэффициент полезного действия солнечного элемента, лежат в относительно узких пределах. Проведенные исследования показали возможность эффективного использования численного физико-топологического моделирования для разработки перовскитовых солнечных элементов с учетом особенностей фотогенерации, рекомбинации и переноса носителей заряда в реальных гетероструктурах.

Ключевые слова: Солнечный элемент, перовскит, диоксид титана, гетероструктура, численное моделирование.

01.04.10 - Физика полупроводников , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

В работе произведено исследование эффективности теплоотводящей поверхности объемного тела с внутренним источником тепла. Подобран электростатический аналог распределения теплового поля. Предложена модель конвективного потока, при определенных начальных и граничных условиях переходящего в отвод тепла теплопроводностью среды. Сделан вывод о неэффективности выполнения теплоотводящей поверхности в виде штыревых, оребренных и прочих конструкций существующих теплоотводов, увеличивающих только массу, технологическую сложность изготовления, тепловое сопротивление и температуру теплонагруженного элемента.

Ключевые слова: Температурное поле, конвективный теплоперенос, эффективная площадь теплоотвода, электростатический аналог, теория подобия

01.04.10 - Физика полупроводников , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

В работе рассмотрена структура программно-аппаратного измерительного канала, которая состоит из четырёх последовательно соединённых элементов: первичный преобразователь; аналого-цифровой преобразователь; программный динамический преобразователь; цифро-аналоговый преобразователь. Для каждого из блоков построены математические модели. Проведено имитационное моделирование измерительного канала. В качестве входного сигнала взята модель апериодического звена первого порядка. Для формирования сигнала помехи применён генератор случайных чисел с уровнем шума 0.5. Найдена погрешность для измерительного канала. Предлагаемая математическая модель позволяет найти настроечные коэффициенты программного обеспечения измерительного канала, которые обеспечивают минимальные потери информации в программно-аппаратном измерительном канале. Полученная модель может быть использована в системах автоматического управления для текущей идентификации настроек регуляторов.

Ключевые слова: модель измерительного канала, модель первичного преобразователя, настройка коэффициентов, погрешность измерительного канала

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ