Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Primer_otcheta_vidimo_khoroshy_za_starshy_sem.doc
Скачиваний:
9
Добавлен:
30.08.2019
Размер:
2.02 Mб
Скачать
    1. Радиус гирации (радиус инерции сечения)

Радиус гирации – название нескольких схожих измерений размера объекта. Он вычисляется, как среднее квадратическое расстояний частей (частиц) объекта от центра масс или заданной оси [20]. Радиус гирации может быть расчитан с помощью момента инерции I и массы m объекта как целого:

.

Для системы сферических частиц (в частности, для рассматриваемых в статье кластеров сферических частиц) радиус гирации расчитывается по следующей формуле:

, (1.7.1)

где N – число частиц, – радиус-вектор, масса и радиус i-ой частицы.

    1. Постановка задачи уир

В рамках УИР была сформулирована конкретная задача:

  1. Разработка оптимизированного алгоритма и создание компьютерной программы, использующей распределенные вычисления, для моделирования больших (до 1 млрд. частиц) стохастических фрактальных кластеров сферических частиц с баллистическим механизмом агрегации в соответствии с заданным распределением мономеров по размерам;

  2. исследование предельных характеристик фрактальных кластеров для следующих моделей агрегации: модель Айдена, линейная (баллистическая) с параметром соударения, линейная (баллистическая) без параметра соударения;

  3. Расчет матрицы рассеяния света системы кластеров из наносфер как среднего по выборке из 2∙103 стохастических реализаций кластеров такого типа с заданным распределением мономеров по размерам.

2. Теоретическая часть

В ходе проведения УИР были поставлены и решены следующие математические задачи:

    1. Алгоритм для моделирования кластеров сферических частиц, образованных по баллистическому механизму

      1. Разбиение пространства на «блоки», обоснование разбиения, описание алгоритма

Введем прямоугольную пространственную сетку с шагом . Разобьем пространство на кубические «блоки»:

, – и введем нумерацию блоков: .

Будем рассматривать кластер из сферических частиц с центрами и радиусами ( ).

Утверждение. Тогда для баллистической траектории сферической частицы радиуса , проходящей через точку , с направлением ( ):

,

точка «прилипания» сферической частицы будет принадлежать одному из блоков , для которых выполнено . Обозначим множество таких блоков с номером за

Опираясь на это утверждение, можно предложить следующий алгоритм определения точки «прилипания» i-ой сферической частиц:

  1. Для каждого блока определить множество частиц , где .

  2. Для каждого и для каждого определить точку «прилипания» к j-ой сфере, как если бы других частиц не было. Полученное множество возможных точек «прилипания» обозначим за .

  3. Вычислить реальную точку «прилипания» по формуле .

При увеличении параметра , отношение среднего количества сфер, лежащих одновременно в нескольких блоках, к среднему (среднего по блокам) количеству сфер, полностью содержащихся в блоке, сокращается. В то время, как количество блоков, принадлежащих , сокращается при уменьшении параметра .

Хотя такой алгоритм и приводит к тому, что точка «прилипания» к одной и той же сфере может быть рассчитана несколько раз, при правильном подборе параметров алгоритм дает существенное сокращение объемов вычислений.

3. Программная реализация

    1. Программная генерация кластера

      1. ГПСЧ

Для генерации стохастических кластеров использовался генератор равномерно распределенных псевдослучайных чисел. В качестве ГПСЧ был выбран алгоритм dSFMT (Double precision SIMD-oriented Fast Mersenne Twister).

Логнормально распределенные случайные числа, определяющие размеры каждой следующей частицы кластера, получались парами путём преобразования чисел ГПСЧ, описанного в задаче 2.1.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]