Отправить другу/подруге по почте ссылку на эту страницуВариант этой страницы для печатиНапишите нам!Карта сайта!Помощь. Как совершить покупку…
московское время17.08.18 06:27:34
На обложку
Организация аппарата трансляции хлоропластов и его роль…авторы — Филиппович И. И.
Французская революция: история и мифыавторы — Чудинов А. В.
«Вишнёвый сад»: Жизнь во времениавторы — Полоцкая Э. А.
б у к и н и с т и ч е с к и й   с а й т
Новинки«Лучшие»Доставка и ОплатаМой КнигоПроводЗаказ редких книгО сайте
Книжная Труба   поиск по словам из названия
СЛЕДУЮЩАЯ ОТПРАВКА НАЛОЖЕННЫМ ПЛАТЕЖОМ НЕ ПОЗДНЕЕ 1 СЕНТЯБРЯ. ВОЗМОЖНЫ ЗАДЕРЖКИ ПРИ ОБРАБОТКЕ ЗАКАЗОВ
Авторский каталог
Каталог издательств
Каталог серий
Моя Корзина
Только цены
Рыбалка
Наука и Техника
Математика
Физика
Радиоэлектроника. Электротехника
Инженерное дело
Химия
Геология
Экология
Биология
Зоология
Ботаника
Медицина
Промышленность
Металлургия
Горное дело
Сельское хозяйство
Транспорт
Архитектура. Строительство
Военная мысль
История
Персоны
Археология
Археография
Восток
Политика
Геополитика
Экономика
Реклама. Маркетинг
Философия
Религия
Социология
Психология. Педагогика
Законодательство. Право
Филология. Словари
Этнология
ИТ-книги
O'REILLY
Дизайнеру
Дом, семья, быт
Детям!
Здоровье
Искусство. Культурология
Синематограф
Альбомы
Литературоведение
Театр
Музыка
КнигоВедение
ЛитПамятники
Современные тексты
Худ. литература
NoN Fiction
Природа
Путешествия
Эзотерика
Пурга
Спорт

/Наука и Техника/Физика

Численное моделирование методом частиц — Хокни Р., Иствуд Д.
Численное моделирование методом частиц
Хокни Р., Иствуд Д.
год издания — 1987, кол-во страниц — 640, тираж — 7600, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7Б, масса книги — 650 гр., издательство — Мир
цена: 1200.00 рубПоложить эту книгу в корзину
Сохранность книги — хорошая

Roger W. Hockney
Professor of Computer Science
Reading University
and

James W. Eastwood
Department of Computer Science
Reading University

COMPUTER SIMULATION
USING PARTICLES


McGraw-Hill Inc. 1981

Пер. с англ. А. С. Липатова и А. Н. Полюдова

Формат 60x90 1/16. Бумага книжно-журнальная. Печать высокая
ключевые слова — численн, моделирован, частиц, плазм, разностн, астрофиз, полупроводник, твёрд, частица-, макрочастиц, olympus, es1d1v, рунге-кутт, гаусса-зайдел, разреженн, кинетич, расщепл, сеточн, гидродинам, магнитосфер, геомагнит, арсенид, монте-карл, галактик, звёзд

Монография известных английских специалистов, охватывающая широкий круг проблем численного моделирования физических процессов методом частиц. Материал изложен подробно, представлены основные этапы моделирования, много внимания уделено тестированию программ на ЭВМ. Для математиков-прикладников, специалистов по численным методам, физиков, инженеров, студентов и аспирантов университетов.


Предлагаемая читателю монография известных английских специалистов Р. Хокни и Дж. Иствуда является первой в мировой литературе книгой, целиком посвящённой методу частиц для моделирования плазмы и плазмоподобных сред. Бурное развитие вычислительной техники привело к появлению принципиально нового мощного средства исследования физических процессов — вычислительному эксперименту. В условиях, когда теоретические методы наталкиваются на серьёзные трудности, а натурные эксперименты либо чрезмерно трудоёмки, либо принципиально невозможны, численное моделирование часто оказывается единственным способом изучения рассматриваемых процессов. Важнейшей областью применения вычислительного эксперимента стала физика плазмы и плазмоподобных сред, в особенности исследование нелинейных процессов. Среди методов дискретного моделирования плазмы ведущую роль играет метод частиц. Высокая эффективность этого метода обусловлена его универсальностью, относительно невысокой стоимостью вычислительных экспериментов по сравнению с натурными и практически неограниченными возможностями диагностики моделируемых явлений.

В книге нашли отражение все этапы проведения вычислительного эксперимента: физическая постановка задачи, построение математической модели, разработка и реализация алгоритма и сам расчёт. Особую ценность придаёт книге материал по многомерным моделям, что отражает во многом вклад авторов в развитие метода частиц. Большое внимание уделяется повышению эффективности алгоритмов. Кроме того, в книге изложены основные вопросы вычислительной математики, необходимые при разработке моделей частиц: описаны и исследованы соответствующие разностные схемы, методы решения уравнений для поля, изучены возможные нефизические численные эффекты. Применение метода частиц подробно проиллюстрировано на примере нескольких задач физики плазмы, астрофизики, физики полупроводников, твёрдого тела. Изложение ведётся на «физическом» уровне строгости и, таким образом, книга обращена скорее к физику, занимающемуся вычислительным экспериментом, чем к математику-прикладнику. Цель книги, однако, заключается не в том, чтобы дать строгое математическое обоснование метода частиц и связанных с ним вопросов вычислительной математики. Более строгое изложение ряда вопросов читатель найдёт в отечественной литературе по численным методам.

Нужно отметить, что авторы практически не отразили вклад советских исследователей в развитие метода частиц и смежных вопросов вычислительной математики. Поэтому мы сочли необходимым дополнить список литературы работами советских авторов.

Книга будет полезна математикам-прикладникам, физикам, использующим модели частиц в своих исследованиях, специалистам по вычислительной математике и программированию, разрабатывающим дискретные кинетические модели. Определённый интерес она представит также для разработчиков пакетов прикладных программ. В качестве учебного пособия она будет полезна студентам и аспирантам соответствующих специальностей.

Перевод книги выполнен А. С. Липатовым (гл. 1, 2, 6, 9—11) и А. Н. Полюдовым. Большую помощь в редактировании гл. 10 и 11 оказали Н. А. Баннов и А. А. Клыпин.

Предисловие редакторов перевода
Р. 3. Сагдеев, В. И. Шевченко

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие редакторов перевода5
 
Предисловие7
 
От авторов10
 
Глава 1. Вычислительные эксперименты с использованием моделей частиц14
 
1.1. Введение14
1.2. Вычислительный эксперимент15
1.2.1. Роль вычислительного эксперимента16
1.2.2. Постановка вычислительного эксперимента18
1.3. Пространственные и временные масштабы19
1.4. Физические системы24
1.4.1. Системы с корреляциями26
1.4.2. Системы без корреляций (бесстолкновительные)29
1.4.3 Системы со столкновениями31
1.4.4. Системы с сильными столкновениями32
1.5. Модели частиц36
1.5.1. Метод частица-частица36
1.5.2. Метод частица-сетка38
1.5.3. Метод частица-частица — частица-сетка40
 
Глава 2. Одномерная модель плазмы42
 
2.1. Физическая система42
2.2. Построение дискретной математической модели44
2.2.1. Уравнения движения макрочастиц45
2.2.2. Уравнения для полей47
2.2.3. Раздача заряда и интерполяция силы49
2.2.4. Дискретная модель50
2.3. Численные алгоритмы52
2.3.1. Безразмерные единицы52
2.3.2. Раздача заряда53
2.3.3. Уравнение Пуассона54
2.4. Вычислительные эксперименты57
2.4.1. Двухчастичный тест58
2.4.2. Дисперсия волн59
2.4.3. Холодная плазма59
2.4.4. Сохранение энергии61
2.4.5. Двухпотоковая неустойчивость61
 
Глава 3. Программа моделирования64
 
3.1. Введение64
3.2. Требования к программе и спецификации65
3.2.1. Требования пользователя65
3.2.2. Программные спецификации67
3.3. Система программирования OLYMPUS70
3.4. Программа ES1D1V82
3.4.1. Управляющая структура программы82
3.4.2. Главный указатель84
3.4.3. Класс 1: подпрограммы пролога92
3.4.4. Подпрограммы счёта и вывода результатов116
3.5. Заключительные замечания118
 
Глава 4. Схемы интегрирования по времени121
 
4.1. Введение121
4.2. Согласованность122
4.3. Точность124
4.4. Устойчивость125
4.4.1. Метод корневого годографа128
4.4.2. Матрица перехода133
4.5. Эффективность135
4.6. Схема с перешагиванием для гармонического осциллятора137
4.7. Примеры схем интегрирования141
4.7.1. Интегрирование силы Лоренца141
4.7.2. Схемы интегрирования уравнений с вязкими силами144
4.7.3. Экономичные по памяти схемы Рунге-Кутты147
 
Глава 5. Вычисление силы в методе частица-сетка153
 
5.1. Введение153
5.2. Силы в одномерном случае153
5.2.1. Непрерывная система153
5.2.2. Схема NGP155
5.2.3. Схема CIC157
5.2.4. Смешанные схемы160
5.3. Иерархия схем распределения заряда161
5.3.1. Условия на больших расстояниях162
5.3.2. Условия гладкости169
5.3.3. Условие сохранения импульса175
5.3.4. Форма облака и форма функции распределения заряда177
5.4. Погрешности аппроксимации182
5.5. Схемы, сохраняющие энергию184
5.6. Спектральный метод188
5.6.1. Распределение заряда188
5.6.2. Нахождение потенциала198
5.6.3. Интерполяция силы200
5.6.4. Сила парного взаимодействия частиц202
 
Глава 6. Решение уравнений поля205
 
6.1. Введение205
6.1.1. Выбор метода207
6.2. Нелинейные задачи211
6.2.1. Итерации по Ньютону211
6.3. Сеточная релаксация215
6.3.1. Метод Якоби (J)219
6.3.2. Метод Гаусса-Зайделя (GS)220
6.3.3. Последовательная верхняя релаксация (SOR)221
6.3.4. Ускорение по Чебышёву222
6.3.5. Блочные методы223
6.3.6. Неявный метод переменных направлений (ADI)224
6.4. Матричные методы227
6.4.1. Трёхдиагональный алгоритм Томаса227
6.4.2. Алгоритм сопряжённых градиентов (CGA)228
6 4.3. Методы исключения для разреженных матриц (SM)232
6.4.4. Неполное разложение238
6.4.5. Строго неявная процедура Стоуна (SIP)239
6.4.6. Метод неполных сопряжённых градиентов Холецкого (ICCG)243
6.5. Быстрое решение эллиптических уравнений (RES)245
6.5.1. Циклическая редукция (CR)247
6.5.2. Многомерное преобразование Фурье (MFT)251
6.5.3. Метод FACR255
6.5.4. Методы свёртки259
6.5.5. Алгоритм Джеймса263
6.5.6. Метод матрицы ёмкости264
6.5.7. Итерация по Конкусу и Голубу269
6.6. Заключительные замечания272
 
Глава 7. Бесстолкновительные модели частиц273
 
7.1. Введение273
7.2. Кинетические уравнения274
7.2.1. Предел малого шага по времени275
7.2.2. Конечный шаг по времени276
7.3. Дисперсионное соотношение277
7.3.1. Предел малого шага по времени277
7.3.2. Конечный шаг по времени281
7.3.3. Приближение тепловой плазмы283
7.3.4. Взаимодействие мод289
7.4. Многомерные ограниченные системы295
7.4.1. Периодичность295
7.4.2. Двумерные и трёхмерные системы296
7.5. Столкновения298
7.6. Законы сохранения301
7.6.1. Энергия302
7.6.2. Импульс309
7.6.3. Момент количества движения310
7.7. Оптимизация311
7.7.1 Сила взаимодействия частиц313
7.7.2. Одномерные схемы314
7.8. Чередование318
7.8.1. Усреднение силы321
7.8.2. Усреднение гармоник322
7.8.3. Многомерные схемы324
 
Глава 8. Алгоритмы частица-частица — частица-сетка (Р3м)326
 
8.1. Введение326
8.2. Расщепление силы328
8.3. Сеточная сила330
8.3.1. Распределение заряда331
8.3.2. Вычисление силы332
8.3.3. Погрешности в силе333
8.4. Короткодействующая сила337
8.4.1. Цепочечная сетка337
8.4.2. Связные списки339
8.4.3. Изменение импульса340
8.5. Временное уравнение342
8.6. Оптимизация345
8.6.1. Вычисление точности силы345
8.6.2. Сравнение схем348
8.6.3. Соотношение цена-качество352
8.7. Практические соображения356
8.7.1. Программа356
8.7.2. Организация данных357
8.7.3. Распределение заряда и интерполяция силы359
8.7.4. Нахождение потенциала361
8.7.5. Короткодействующая сила364
8.7.6. Выбор параметров366
 
Глава 9. Моделирование плазмы370
 
9.1. Введение370
9.1.1. Магнитная гидродинамика371
9.1.2. Плазма в электростатическом поле373
9.1.3. Исторический обзор375
9.2. Двумерная электростатическая модель380
9.2.1. Время столкновения381
9.2.2. Время нагрева383
9.2.3. Эмпирические корреляции386
9.З. Аномальная диффузия391
9.3.1. Диффузионный эксперимент393
9.3.2. Простая количественная теория399
9.3.3. Выбор временного шага и размера ячейки404
9.3.4. Обсуждение эксперимента407
9.3.5. Модели с размерностью 21/2 и 3D408
9.3.6. Диагностика и визуализация410
9.4. Магнитосфера414
9.4.1. Магнитогидродинамическая модель частиц416
9.4.2. Глобальная модель магнитосферы418
9.4.3. Модель частиц Ампера420
9.4.4. Геомагнитный хвост424
 
Глава 10. Моделирование полупроводниковых приборов427
 
10.1. Введение427
10.1.1. Цель моделирования427
10.1.2. Постановка задачи428
10.1.3. Типы моделей433
10.2. Перенос электронов в полупроводниках440
10.2.1. Уравнения движения440
10.2.2. Зонная структура арсенида галлия443
10.2.3. Процессы рассеяния445
10.2.4. Подвижность448
10.2.5. Релаксационные эффекты в переходных процессах450
10.3. Разработка вычислительной модели452
10.3.1. Расчёты по методу частица-сетка452
10.3.2. Выбор рассеяния с помощью процедуры Монте-Карло456
10.3.3. Модифицированный цикл временного шага461
10.4. Моделирование полевых транзисторов (ПТ)464
10.4.1. Статические характеристики465
10.4.2. Наблюдение внутренних процессов ПТ472
10.4.3. Динамические характеристики475
10.4.4. Эквивалентная цепь с сосредоточенными параметрами480
10.4.5. Шумы483
10.4.6. Охлаждаемый ПТ489
10.4.7. Сложные геометрии492
 
Глава 11. Астрофизика494
 
11.1. Введение494
11.1.1. Эволюция звёзд494
11.1.2. Гравитационная задача N тел494
11.1.3. Столкновительные и бесстолкновительные системы495
11.1.4. Скучивание звёзд и галактик496
11.1.5. Большой взрыв498
11.1.6. Численное моделирование звёздных систем501
11.2. Малые скопления504
11.2.1. Закон взаимодействия504
11.2.2. Интегрирование по времени505
11.3. Спиральные галактики509
11.3.1. Теории спиральной структуры509
11.3.2. Модель510
11.3.3. Выбор временного шага и размера сетки513
11.3.4. Время столкновения и число частиц516
11.3.5. Универсальная барообразная неустойчивость519
11.3.6. Условия устойчивости спиральной структуры522
11.3.7. Протогалактика530
11.4. Скучивание галактик532
11.4.1. Уравнения расширяющейся Вселенной532
11.4.2. Сопутствующие координаты535
11.4.3. Вычислительная модель537
11.4.4. Результаты и выводы539
 
Глава 12. Твёрдое тело, жидкости и фазовые превращения549
 
12.1. Введение549
12.1.1. Молекулярная динамика549
12.1.2. Закон взаимодействия550
12.1.3. Интегрирование по времени554
12.2. Двумерная электронная плёнка555
12.2.1. Безразмерные уравнения555
12.2.2. Выбор шага по времени557
12.2.3. Характерные масштабы задачи561
12.2.4. Машинное время и память563
12.2.5. Плавление электронной плёнки564
12.3. Ионные микрокристаллы569
12.3.1. Безразмерные уравнения569
12.3.2. Выбор шага по времени572
12.3.3. Пространственная сетка и экономия машинного времени579
12.3.4. Измерения термодинамических характеристик580
12.3.5. Измерения с разными областями586
12.3.6. Плавление, переохлаждение и стеклование588
12.3.7. Влияние отношения радиусов, жёсткости и размера593
12.3.8. Проверка теорий плавления597
 
Приложение. Преобразование Фурье, ряд Фурье и дискретное
преобразование Фурье600
 
П.1. Определение преобразований600
П.1.1. Преобразование Фурье (FT)600
П.1.2. Ряд Фурье (FS)601
П.1.3. Дискретное преобразование Фурье (FFT)601
П.2. Свойства симметрии603
П.3. Теоремы603
П.4. Специальные функции606
П.4.1. Функция прямоугольного импульса Π(x)606
П.4.2. Функция треугольного импульса Λ(х)607
П.4.3. Гауссоида G(x)607
П.4.4. Дельта-функция Дирака δ(х)607
П.4.5. Функция выборки ɱ(х)607
П.5. Связь между преобразованиями608
П.6. Многомерные преобразования609
 
Литература610
 
Предметный указатель629

Книги на ту же тему

  1. Численные модели плазмы и процессы пересоединения, Березин Ю. А., Дудникова Г. И., 1985
  2. Физика плазмы и численное моделирование, Бэдсел Ч., Ленгдон А., 1989
  3. Численное моделирование методами частиц-в-ячейках, Григорьев Ю. Н., Вшивков В. А., Федорук М. П., 2004
  4. Метод частиц в динамике разреженной плазмы, Березин Ю. А., Вшивков В. А., 1980
  5. Методы компьютерного эксперимента в теоретической физике, Хеерман Д. В., 1990
  6. Введение в вычислительную физику: Учебное пособие: Для вузов, Федоренко Р. П., 1994
  7. Вычислительные методы в физике, Поттер Д., 1975
  8. Компьютерное моделирование взаимодействия частиц с поверхностью твёрдого тела, Экштайн В., 1995
  9. Математическое моделирование плазмы. — 2-е изд., перераб. и доп., Днестровский Ю. Н., Костомаров Д. П., 1993
  10. Управляемый термоядерный синтез, Киллин Д., ред., 1980
  11. Современные проблемы вычислительной математики и математического моделирования: в 2-х томах (комплект из 2 книг), Бахвалов Н. С., Воеводин В. В., Дымников В. П., ред., 2005
  12. Метод статистических испытаний (метод Монте-Карло), Бусленко Н. П., Голенко Д. И., Соболь И. М., Срагович В. Г., Шрейдер Ю. А., 1962
  13. Моделирование методом Монте-Карло в статистической физике: Введение, Биндер К., Хеерман Д. В., 1995
  14. Метод Монте-Карло, Соболь И. М., 1978
  15. Численные методы. — 3-е изд., доп. и перераб., Бахвалов Н. С., Жидков Н. П., Кобельков Г. М., 2004
  16. Численные методы для быстродействующих вычислительных машин, Ланс Д. Н., 1962
  17. Основные понятия вычислительной математики. — 2-е изд., Дьяченко В. Ф., 1977
  18. Численные методы анализа: Приближение функций, дифференциальные и интегральные уравнения, Демидович Б. П., Марон И. А., Шувалова Э. З., 1963
  19. Устойчивость разностных схем, Самарский А. А., Гулин А. В., 1973
  20. Параллельное программирование в среде MATLAB для многоядерных и многоузловых вычислительных машин: Учебное пособие, Кепнер Д., 2013
  21. Численные методы для научных работников и инженеров, Хемминг Р. В., 1968
  22. Разреженные матрицы, Тьюарсон Р., 1977
  23. Вычислительная линейная алгебра. Теория и приложения, Деммель Д., 2001
  24. Коллективные явления в плазме. — 2-е изд., испр. и доп., Кадомцев Б. Б., 1988
  25. Математическое моделирование: Проблемы и результаты, 2003
  26. Математическое моделирование. Процессы в сложных экономических и экологических системах, Самарский А. А., Моисеев Н. Н., Петров А. А., 1986
  27. Математическое моделирование в биологии и химии. Новые подходы, 1992
  28. Исследование гидродинамической неустойчивости в задачах лазерного термоядерного синтеза методами математического моделирования, Лебо И. Г., Тишкин В. Ф., 2006
  29. Некоторые вопросы кинетической теории газов, 1965

Напишите нам!© 1913—2013
КнигоПровод.Ru
Рейтинг@Mail.ru btd.kinetix.ru работаем на движке KINETIX :)
elapsed time 0.023 secработаем на движке KINETIX :)