8.Вычислительный эксперимент. Характеристика вэ.

ВЭ – эксперимент над математической модельюна ЭВМ, которая состоит в том что по первым параметрам модели вычисляются ее другие параметры и на этой основе делаются выводы о свойствах модели описываемого математической моделью.

В проведении вычислительного эксперимента участвует коллектив исследователей – специалисты с конкретной предметной области, математики-теоретики, программисты. Это связано с тем что моделирование реальных объектов на ЭВМ включает в себя большой объем работ по исследованию их физической и математической модели, вычислительных алгоритмов, программирование и обработки результатов.

Вычислительный или компьютерный эксперимент во многом аналогичен обычному (натурному). Это и планирование экспериментов, и создание и выполнение контрольных испытаний. Затем следует проведение серийных опытов, обработка экспериментальных данных, их интерпретация и так далее.

Однако вычислительный эксперимент проводится не над реальным объектом а над его математической моделью, роль экспериментальной установки играет оснащенная специально разработанной программой ЭВМ.

Вычислительный эксперимент, как правило, дешевле физического. Его можно повторить или прервать в любой момент. В ряде случаев проведение физического эксперимента бывает затруднено, так как изучается быстро протекающие процессы.

Часто проведение полномасштабного натурного эксперимента связано с губительными или непредсказуемыми последствиями с опасностью для жизни и здоровья человека.

С помощью вычислительного эксперимента оказывается возможным прогнозировать свойства новых еще не созданных конструкций и материалов на стадии их проектирования.

9. Основные этапы вэ. Сфера применения.

Основные этапы ВЭ:

1.Проведение натурного эксперимента

2.Построение мат. модели

3.Выбор и применение численного метода для нахождения решения

4.Обработка результатов вычислений

5.Сравнение с результатами обработки эксперимента

6.Принятие решения о продолжении натурного эксперимента

7.Накопление экспериментальных данных

8.Построение мат. модели

9.Автоматическое построение программной реализации мат. модели

10.Автоматизированное нахождение численного решения

11.Автоматизированные преобразование вычислительных результатов, форм, удобную для анализа

12.Принятие решения о продолжении натурных экспериментов

Сферы применения:

-Энергетическая проблема прогнозирование атомных и термоядерных реакторов на основе детального мат. моделирования, происходящих в них физических процессов.

-Косм. проблема-расчет траектории летательных аппаратов, задачи обтекания. Обработка данных натурального эксперимента.

-Технологические процессы-получение кристаллов и пленок для создания вычислительной техники, для решения проблем в области элементарной базы.

-Эколог. проблемы-вопросы прогнозир. и управления эколог. системами могут решаться лишь на основе мат. моделирования, так как эти системы существуют в един-ом экземпляре.

-Химия-расчет хим. реакций, определение их констант.

-Биология-связано с изучение фундаментальных проблем этой науки (генетики).

-Физика-классическая область применения мат. моделирования.