Открытый доступ Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ предоставлен  Доступ закрыт Только для подписчиков

Том 56, № 11 (2016)

Article

Generalized fast automatic differentiation technique

Evtushenko Y., Zubov V.

Аннотация

A new efficient technique intended for the numerical solution of a broad class of optimal control problems for complicated dynamical systems described by ordinary and/or partial differential equations is investigated. In this approach, canonical formulas are derived to precisely calculate the objective function gradient for a chosen finite-dimensional approximation of the objective functional.

Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2016;56(11):1819-1833
pages 1819-1833 views

Systems of Pfaffian equations and controlled systems

Elkin V.

Аннотация

The relation between the classical theory of Pfaffian systems and the modern theory of controlled systems is discussed. It is shown that this relation helps solve classification problems and terminal control problems for controlled systems.

Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2016;56(11):1834-1842
pages 1834-1842 views

Multicriteria identification sets method

Kamenev G.

Аннотация

A multicriteria identification and prediction method for mathematical models of simulation type in the case of several identification criteria (error functions) is proposed. The necessity of the multicriteria formulation arises, for example, when one needs to take into account errors of completely different origins (not reducible to a single characteristic) or when there is no information on the class of noise in the data to be analyzed. An identification sets method is described based on the approximation and visualization of the multidimensional graph of the identification error function and sets of suboptimal parameters. This method allows for additional advantages of the multicriteria approach, namely, the construction and visual analysis of the frontier and the effective identification set (frontier and the Pareto set for identification criteria), various representations of the sets of Pareto effective and subeffective parameter combinations, and the corresponding predictive trajectory tubes. The approximation is based on the deep holes method, which yields metric ε-coverings with nearly optimal properties, and on multiphase approximation methods for the Edgeworth–Pareto hull. The visualization relies on the approach of interactive decision maps. With the use of the multicriteria method, multiple-choice solutions of identification and prediction problems can be produced and justified by analyzing the stability of the optimal solution not only with respect to the parameters (robustness with respect to data) but also with respect to the chosen set of identification criteria (robustness with respect to the given collection of functionals).

Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2016;56(11):1843-1858
pages 1843-1858 views

Modified Kantorovich theorem and asymptotic approximations of solutions to singularly perturbed systems of ordinary differential equations

Belolipetskii A., Ter-Krikorov A.

Аннотация

The functional equation f(x,ε) = 0 containing a small parameter ε and admitting regular and singular degeneracy as ε → 0 is considered. By the methods of small parameter, a function xn0(ε) satisfying this equation within a residual error of O(εn+1) is found. A modified Newton’s sequence starting from the element xn0(ε) is constructed. The existence of the limit of Newton’s sequence is based on the NK theorem proven in this work (a new variant of the proof of the Kantorovich theorem substantiating the convergence of Newton’s iterative sequence). The deviation of the limit of Newton’s sequence from the initial approximation xn0(ε) has the order of O(εn+1), which proves the asymptotic character of the approximation xn0(ε). The method proposed is implemented in constructing an asymptotic approximation of a system of ordinary differential equations on a finite or infinite time interval with a small parameter multiplying the derivatives, but it can be applied to a wider class of functional equations with a small parameters.

Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2016;56(11):1859-1871
pages 1859-1871 views

Convergence of a family of solutions to a Fujita-type equation in domains with cavities

Pikulin S.

Аннотация

The Dirichlet problem for a Fujita-type equation, i.e., a second-order quasilinear uniformly elliptic equation is considered in domains Ωε with spherical or cylindrical cavities of characteristic size ε. The form of the function in the condition on the cavities’ boundaries depends on ε. For ε tending to zero and the number of cavities increasing simultaneously, sufficient conditions are established for the convergence of the family of solutions {uε(x)} of this problem to the solution u(х) of a similar problem in the domain Ω with no cavities with the same boundary conditions imposed on the common part of the boundaries ∂Ω and ∂Ωε. Convergence rate estimates are given.

Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2016;56(11):1872-1900
pages 1872-1900 views

Generation of Delaunay meshes in implicit domains with edge sharpening

Belokrys-Fedotov A., Garanzha V., Kudryavtseva L.

Аннотация

A variational algorithm for the construction of 3D Delaunay meshes in implicit domains with a nonsmooth boundary is proposed. The algorithm is based on the self-organization of an elastic network in which each Delaunay edge is interpreted as an elastic strut. The elastic potential is constructed as a combination of the repulsion potential and the sharpening potential. The sharpening potential is applied only on the boundary and is used to minimize the deviation of the outward normals to the boundary faces from the direction of the gradient of the implicit function. Numerical experiments showed that in the case when the implicit function specifying the domain is considerably different from the signed distance function, the use of the sharpening potential proposed by Belyaev and Ohtake in 2002 leads to the mesh instability. A stable version of the sharpening potential is proposed. The numerical experiments showed that acceptable Delaunay meshes for complex shaped domains with sharp curved boundary edges can be constructed.

Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2016;56(11):1901-1918
pages 1901-1918 views

OpenMP + MPI parallel implementation of a numerical method for solving a kinetic equation

Titarev V., Utyuzhnikov S., Chikitkin A.

Аннотация

A two-level OpenMP + MPI parallel implementation is used to numerically solve a model kinetic equation for problems with complex three-dimensional geometry. The scalability and robustness of the method are demonstrated by computing the classical gas flow through a circular pipe of finite length and the flow past a reentry vehicle model. It is shown that the two-level model significantly speeds up the computations and improves the scalability of the method.

Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2016;56(11):1919-1928
pages 1919-1928 views

Nonautonomous soliton solutions of the modified Korteweg–de Vries–sine-Gordon equation

Popov S.

Аннотация

Multisoliton solutions of the modified Korteweg–de Vries–sine-Gordon (mKdV–SG) equation with time-dependent coefficients are considered. Cases describing changes in the shape of soliton solutions (kinks and breathers) observed in gradual transitions between the mKdV, SG, and mKdV–SG equations are numerically studied.

Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2016;56(11):1929-1937
pages 1929-1937 views

Application of a direct method for solving the Boltzmann equation in supersonic flow computation

Aristov V., Rovenskaya O.

Аннотация

The Boltzmann kinetic equation is used to numerically study the evolution of separated flows over a backward-facing step at low Knudsen numbers. The Boltzmann equation is solved by applying an explicit–implicit scheme. To improve the efficiency of the solution algorithm, it is parallelized with the help of MPI. The solution obtained with the kinetic equation is compared with those based on continuous medium equations. It is shown that the kinetic approach makes it possible to reproduce the distributions of surface pressure, friction coefficient, and heat transfer, as well as to obtain a flow structure close to experimental data.

Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2016;56(11):1938-1947
pages 1938-1947 views

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».