НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-5-855-861
УДК 921.01
АЛГОРИТМЫ НОВЫХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛОВ
Читать статью полностью
Ссылка для цитирования:
Тикалов А.В.,Ефремов Л.В.Алгоритмы новых методов оценки и зносостойкости материалов // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 5. С. 855–861. doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-5-855-861
Аннотация
Предмет исследования. Рассмотрен новый метод математического моделирования процессов синтеза углеродных наноструктур в плазме, отличающийся использованием кинетического уравнения Больцмана, и функций распределения частиц с учетом парных упругих и неупругих столкновений. Широкое использование нанотрубок, фуллеренов в современной промышленности сдерживает высокая стоимость и низкая производительность методов синтеза, которые обусловлены недостаточной теоретической изученностью процессов их формирования. Цель работы — построение модели процессов получения различных углеродных наноструктур в плазме дугового разряда и развитие эффективных численных методов для расчетов условий, позволяющих повысить эффективность синтеза. Метод. Представлен метод численного решения рассмотренной многомерной нелинейной задачи с применением технологии nVidia CUDA в сочетании с технологией распараллеливания на центральном и графическом процессорах, позволяющий получить экономичное решение с использованием ограниченных вычислительных ресурсов персонального компьютера. Основные результаты. Показано, что предложенная модель позволяет адекватно описывать процессы образования и роста кластерных групп, являющихся основой формирования углеродных нанаструктур в плазме дугового разряда, а также учитывать влияние условий синтеза на выход конечного продукта. Практическая значимость. Разработанную математическую модель и ее элементы можно использовать при проектировании установок синтеза углеродных наноструктур методом термического испарения графита
Благодарности. Работа выполнена в рамках темы НИР: «Исследование эксплуатационной износостойкости подшипников скольжения на основе усовершенствованного метода искусственных баз».
Список литературы
2. Гаврилов А.Н., Пологно Е.А., Рязанов А.Н. Анализ методов синтеза и промышленное производство углеродных нанотрубок // ФЭС: Финансы. Экономика. Стратегия. 2010. № 6. С. 14–19.
3. Дутлов А.Е., Некрасов В.М., Сергеев А.Г., Бубнов В.П., Кареев И.Е. Электродуговой синтез сажи с высоким содержанием высших фуллеренов в «параллельной дуге» // ЖТФ. 2016. Т. 86. № 12. С. 99–103.
4. Зинченко Л.А., Шахнов В.А. Особенности математического моделирования в задачах проектирования наносистем // Информационные технологии и вычислительные системы. 2009. № 4. С. 84‒92.
5. Норман Г.Э., Стегайлов В.В. Стохастическая теория метода классической молекулярной динамики // Математическое моделирование. 2012. Т. 24. № 6. С. 3‒44.
6. Abramov G.V., Gavrilov A.N., Tolstova I.S., Ivashin A.L. Formation of clusters of carbon structures in plasma under thermal destruction of graphite // Nanotechnologies in Russia. 2017. V. 12. N 3-4. Р. 139–146.
7. Абрамов Г.В., Гаврилов А.Н. Математические методы исследования кинетики формирования кластеров углерода в плазме // Системы и средства информатики. 2018. Т. 28. № 2. С. 116–127. doi: 10.14357/08696527180209
8. Abramov G.V., Gavrilov A.N. The application of the large particles method of numerical modeling of the process of carbonic nanostructures synthesis in plasma // Journal of Physics: Conference Series. 2018. V. 973. P. 012022.
9. Абрамов Г.В., Гаврилов А.Н., Татаркин Е.С. Моделирование процесса формирования кластеров углерода в плазме термического распыления графита // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Физика. Математика. 2011. № 2. С. 5‒8.
10. Абрамов Г.В., Гаврилов А.Н., Пологно Е.А. Численное решение задачи теплопереноса с подвижными границами при дуговом синтезе углеродных нанотрубок // Вестник Воронежской государственной технологической академии. 2010. № 2(44). С. 9‒14.
11. Хир К. Статистическая механика, кинетическая теория и стохастические процессы. Москва: Мир, 1976. 600 с.
12. Гаврилов А.Н. Моделирование формирования УНС в плазме с использованием параллельных вычислений // Вестник ВГУ Серия: Системный анализ и информационные технологии. 2018.№ 2. С. 14–21.
13. Абрамов Г.В., Гаврилов А.Н., Ивашин А.Л., Толстова И.С. Использование параллельных вычислений в ресурсоемких задачах моделирования процессов движения и взаимодействия частиц в плазме при синтезе углеродных наноструктур // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия: Естественные на- уки. 2018. № 5. С. 4‒14. doi: 10.18698/1812-3368-2018-5-4-14
14. Bastrakov S., Meyerov I., Surmin I., Efimenko E., Gonoskov A., Malyshev A., Shiryaev M. Particle-in-cell plasma simulation on CPUs, GPUs and Xeon Phi coprocessors // Lecture Notes in Computer Science. 2014. V. 8488.
15. Kim H., Vuduc R., Baghsorkhi S. Performance analysis and tuning for general purpose graphics processing units (GPGPU). Morgan & Claypool Publishers, 2012. 96 p. (Synthesis Lectures on Computer Architecture; V. 20).
16. Сандерс Дж., Кэндрот Э. Технология CUDA в примерах: введение в программирование графических процессоров. М.: ДМК Пресс, 2011. 232 с.
17. Cheng J., Grossman M., McKercher T. Professional CUDA C programming. N.-Y.: Wrox, 2014. 528 p.
18. Abramov G., Gavrilov A., Ivashin A., Tolstova I. Modeling of the motion and interaction of carbon particles in the plasma electric arc discharge using parallel programming technologies // Proc. 8th International Multi-Conference on Complexity, Informatics and Cybernetics (IMCIC 2017). 2017. P. 67‒72.
19. Абрамов Г.В., Гаврилов А.Н. Автоматизированная система управления синтезом углеродных наноструктур в плазме дугового разряда // Автоматизация. Современные технологии. 2016. № 3. С. 10‒14.
20. Ying L.S., Salleh A., Yusoff H.M., Rashid S.A., Razak J.A. Continuous production of carbon nanotubes – A review // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2011. V. 17. N 3.P. 367–376. doi: 10.1016/j.jiec.2011.05.007
