ivdon3@bk.ru
Приведен вывод соотношений, которые могут служить для описания процесса распространения или дифракции электромагнитных волн в полупроводящих слоях композитных материалов, которые в том числе рекомендуется применять при создании бортовых антенн и устройств СВЧ с меньшим весом. Получены как точные, так и упрощенные математические выражения для быстрой количественной оценки комплексного волнового числа. На примере углепластиков с высокой проводимостью показано, что их использование позволяет создавать волноводные тракты и отражатели антенн до миллиметрового диапазона длин волн.
Ключевые слова: углепластик, электродинамика, композит, распространение, поглощение, антенна
Приведены теоретические соотношения, которые служат для оценивания поглощающих свойств тонких оптических пленок с использованием функций, определяющих огибающие интерференционных экстремумов в спектре пропускания тонкой оптической пленки на плоскопараллельной прозрачной подложке, а также экспериментальные результаты оценки потерь в инфракрасном диапазоне в пленках Ge, которые легированы Si.
Ключевые слова: интерференция, поглощение, оптика, пленка, показатель преломления
В данной работе получены и исследованы основные соотношения релятивистской ракетодинамики в случае многокомпонентной реактивной струи. Рассмотрены различные типы релятивистских ракет с однокомпонентной реактивной струей как частные случаи общей теории. Выполнен предельный переход к нерелятивистской ракетодинамике.
Ключевые слова: релятивисткая динамика, многокомпонентная реактивная струя, ионный двигатель, фотонная ракета
01.04.02 -Теоретическая физика , 01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика
В статье представлен обзор работ по моделированию поведения двойного электрического слоя в мембранах при воздействиях различной природы, в том числе, на примере различных поверхностных явлений (адсорбция, ПАВ, адгезия, расклинивающее давление, электроосмос и пр.). Было отмечено, что влияние на структуру ДЭС оказывает величина и распределение заряда по поверхности, вблизи которой он сформирован; для получения распределение потенциала необходимо знать структуру границы раздела «мембрана–раствор электролита»; промежуточно уметь вычислить распределение заряда, и, соответственно, вычислять само распределение потенциала. Было указано, что при выборе математической интерпретации процесса часто используют уравнение Пуассона с учетом самосогласованного поля или решают уравнения Навье-Стокса вместе с уравнением Нернста-Планка и условием электронейтральности; для описания процессов с небольшой точностью методами молекулярной динамики применяют модель Гуи-Чепмена, дополненную условием адсорбции ионов по изотерме Ленгмюра; при моделировании тока электролита пользуются описанием поверхностного тока ионов с учетом вязких свойств среды.
Ключевые слова: двойной электрический слой, дзета-потенциал, мембрана, примембранный слой, плотность пространственного заряда, уравнение Навье-Стокса, поверхностный ток, уравнение Пуассона, конденсатор, потенциал течения жидкости
01.04.02 -Теоретическая физика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В работе рассматривается квазистационарное движение вязкой сжимаемой жидкости в зазоре упорного подшипника с нелинейным контуром опорной поверхности ползуна. Предполагается, что ползун неподвижен, а направляющая с расплавленной поверхностью движется в сторону сужения зазора со скоростью, зависящей от времени. Для решения использованы общеизвестные уравнения: уравнение движения сжимаемой жидкости, уравнение неразрывности, уравнение состояния и уравнение, описывающее профиль расплавленного контура опорного кольца. Рассмотрен случай для экстремальной и не экстремальной ситуации, то есть, когда параметр удельной теплоты плавления стремится к бесконечности и наоборот. В результате точного автомодельного решения определены основные эксплуатационные характеристики – поля скоростей и давления, нагрузочная способность и сила трения. Также решена задача об устойчивости движения опорного кольца. Заключительным этапом теоретических методов расчета является численный анализ. Анализ его результатов показал, что модифицированная конструкция упорного подшипника скольжения с учетом дополнительных факторов имеет значение несущей способности, превышающее в диапазоне исследованных нагрузочно-скоростных режимов на 8 – 11 % стандартные конструкции. Коэффициент трения при этом снижается на 9 – 13 %.
Ключевые слова: квазистационарное течение, экстремальный случай, металлическое покрытие, нестандартный опорный профиль, гидродинамический режим, устойчивость движения направляющей
01.04.02 -Теоретическая физика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье приведены результаты исследований процесса сушки асбестовых руд во взвешенном состоянии. Получены уравнения, отражающие влияние начального влагосодержания руды на критерий Нуссельта. Полученные зависимости могут быть использованы при расчете сушилок со взвешенным слоем для асбестовых руд.
Ключевые слова: сушка, труба-сушилка, асбестовая руда, взвешенный слой, влагосодержание, скорость материала, коэффициент массообмена, критерий Рейнольдса, критерий Нуссельта, критериальные уравнения
01.04.02 -Теоретическая физика , 05.17.08 - Процессы и аппараты химических технологий
В данной статье исследуются последствия применения квантовых вычислительных систем в области обработки изображений. Рассматривается основное преобразование, связанное с обработкой серого уровня, такое как негатив изображения. В статье показано, как эта операции может быть выражена с помощью квантового формализма. Имеет ли квантовая обработка изображений (в некоторых аспектах или некоторых конкретных приложениях) преимущество перед классической обработкой изображений в реалистичных сценариях еще предстоит выяснить. Это зависит от решения ряда задач, некоторые из которых уникальны для квантовой обработки изображения, таких как выделение признаков квантового изображения. Некоторые из них являются общими для квантовых алгоритмов, например, обработка шумов. Выявление одного из них значительно ускорит исследования этого поля.
Ключевые слова: кубит, квантовая схема, запутанность, квантовая схема, регистр, квантовое распознавание, гейт, параллелизм, интерференция, квантовый компьютер
01.04.02 -Теоретическая физика , 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)
Данная статья посвящена решению задачи исследования и разработки методов функционирования квантовых алгоритмов и моделей квантовых вычислительных устройств. Квантовый алгоритм, реализованный в работе, позволяет произвести преобразование классического изображения в квантовое состояние, выделения границ и преобразование полутонового изображения в бинарное, показывает возможности квантовой теории информации в интерпретации классических задач. Целью работы является компьютерное моделирование квантового алгоритма для решения задачи преобразования классического изображения с использованием квантовых вычислительных средств и методов, изучение существующих алгоритмов распознавания образов и создание эффективной модели распознавания с помощью свойств и методов квантовых вычислений. Актуальность данных исследований заключается в математическом и программном моделировании и реализации квантового алгоритма для решения классов задач классического характера. Научная новизна данного направления в первую очередь выражается в постоянном обновлении и дополнении поля квантовых исследований по ряду направлений, а компьютерная симуляция квантовых физических явлений и особенностей слабо освещена в мире.
Ключевые слова: квантовый алгоритм, квантовый бит, модель квантового вычислителя, квантовая схема, запутанность, квантовая схема, регистр, квантовое распознавание, гейт, параллелизм, интерференция, квантовый компьютер
01.04.02 -Теоретическая физика , 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)
В статье рассмотрена динамика ионного пучка в лазерные массы - спектрометре ЭМАЛ – 2. Реализована численная модель, построенная на методе «крупных - частиц», учитывающая влияние полей пространственного заряда и взаимодействие заряженных частиц с полем электродинамической системы. Программный комплекс, который реализует математическую модель движения ионного пучка, состоит из двух частей. Первая часть - программа, написанная на языке С++, в которой задаются начальные условия, рассчитывается кулоновское взаимодействие между крупными частицами с помощью метода «частица-частица», интегрируется система дифференциальных уравнений с помощью метода Рунге-Кутты четвертого порядка, а также запись и обработка результатов. Вторая часть — скрипт для пакета FreeFem++, в котором реализовано решение дифференциальных уравнений в частных производных методом конечных элементов. Проведена серия численных экспериментов и их сравнение с данными, полученными экспериментально.
Ключевые слова: метод «крупных частиц», лазерный масс – спектрометр, метод «частица – частица», электродинамическая система, метод Рунге-Кутты, лазерная плазма, магнитный анализатор, ионный пучок, фокусирующая система, триангуляция
01.04.02 -Теоретическая физика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В настоящей работе рассмотрен вопрос разрыва ковалентных связей элементарной ячейки каолинита в СВЧ-поле. С помощью метода теории функционала плотности проведен расчет свободной энергии элементарной ячейки каолинита: без СВЧ-поля, с распространением СВЧ-поля перпендикулярно плоскостям (100), (010), (001) элементарной ячейки. Показано, что значение свободной энергии элементарной ячейки каолинита отличаются единицами кДж/моль. Результат расчета подкреплен зонной структурой каолинита. Делается вывод, что в элементарной ячейке каолинита в СВЧ-поле не происходит разрыва ковалентных связей.
Ключевые слова: каолинит, СВЧ-поле, ковалентные связи, разрыв, ab inito, теория функционала плотности, элементарная ячейка, свободная энергия, зонная структура, глина
01.04.02 -Теоретическая физика , 01.04.07 - Физика конденсированного состояния
Представление о существовании черных дыр лежит в основе множества теорий, описывающих эволюцию галактик и звезд. Несмотря на то, что само их существование у большинства ученых не вызывает сомнений, формально эти объекты считаются гипотетическими. Многие астрофизики считают, что наша Вселенная возникла из сингулярности, которая начала расширяться с момента Большого взрыва, однако, если черных дыр не существует, то им, очевидно, придется переосмыслить свои идеи. В этой статье будет рассмотрен отличный от гипотезы Большого взрыва взгляд на строение Вселенной и на возможность существования чёрных дыр.
Ключевые слова: космологическая модель, Большой взрыв, конечная Вселенная, астрофизика, чёрная дыра, сверхмассивные чёрные дыры, методы поиска чёрных дыр, гравитационные силы