Вычислительная механика
-
Определение и развитие вычислительной механики
- Вычислительная механика — это дисциплина, использующая вычислительные методы для изучения явлений, связанных с механикой.
- Изначально рассматривалась как часть прикладной механики, но теперь считается отдельной дисциплиной в рамках вычислительной науки.
-
Структура и области применения
- Вычислительная механика включает в себя механику, математику и информатику.
- Специализации включают вычислительную гидродинамику, термодинамику, электромагнетизм и механику твердого тела.
- Математика включает в себя дифференциальные уравнения, линейную алгебру и численный анализ, с методами конечных элементов, конечных разностей и граничных элементов.
- В компьютерном программировании используются Фортран, C++ и MATLAB для разработки приложений и верификации моделей.
-
Процесс моделирования
- Математическая модель строится на основе дифференциальных уравнений в частных производных, которые затем преобразуются в дискретные формы для цифровых вычислений.
- Используются прямые и итерационные методы для решения дискретизированных уравнений, а также суперкомпьютеры и параллельные вычисления.
- Результаты проверяются экспериментально или с помощью упрощенных моделей, а также сравниваются с существующими методами.
-
Практическое применение
- Вычислительная механика используется для моделирования различных физических процессов, включая автомобильные аварии, нефтяные пласты и биомеханику.
- Сложные системы, которые трудно анализировать аналитически, успешно моделируются с помощью инструментов вычислительной механики.
-
Дополнительные ресурсы
- Ссылки на Ассоциацию вычислительной механики США и публикации по компьютерным технологиям института Санта-Фе.
Полный текст статьи: