Статья: ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕНТРОИДИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ПЛОСКОСТИ РЕГИСТРАЦИИ1 (2025)

Идеальный графен проявляет проводниковые свойства из-за отсутствия в спектре электрона запрещенной зоны. Ряд экспериментальных работ показывает возможность получения запрещенной зоны графена с помощью помещения его на различные подложки. Графен на подложке может испытывать разного рода деформации структуры, что влияет на электронную структуру исследуемого материала. В данной работе предложен подход к учету влияния полей упругих и пластических деформаций на электронное строение графеноподобных структур в рамках модели сильной связи. Новизна предложенной модели заключается в учете неоднородности прыжкового интеграла между ближайшими соседями атомами. Приведен метод оценки основного энергетического параметра модели – матричного элемента перехода между ближайшими атомами углерода (прыжкового интеграла), в области локальной деформации структуры графена, вызванной петлевой дислокацией. Предложена и проанализирована зависимость энергетического спектра электрона от величины одноосных и сдвиговых компонент тензора деформаций. Анализ модели обнаружил эффект движения и слияния конусов Дирака.

В работе показано, что только после слияния происходит открытие запрещенной зоны и дальнейшее ее увеличение при сдвиговых деформациях. При наличии только диагональных компонент тензора деформации слияния точек Дирака не происходит, и запрещенная зона не появляется. На основе построенной модели можно предсказать необходимые значения деформаций для получения устойчивой запрещенной зоны в графене, а, следовательно, его полупроводниковых свойств. Так же полученная модель показывает возможность управления полупроводниковыми свойствами.

Проблема очистки газа от аэрозолей и пылевых частиц является актуальной для самых различных производств. Обзор посвящен некоторым аспектам работы пылеуловителей циклонного типа, широко применяемых для сепарации твердых частиц и газа. Прежде всего, описываются некоторые возможности вычислительной гидрогазодинамики для анализа работы пылеуловителей, в которых формируются закрученные потоки внутри аппарата. Это может обеспечивать эффективное разделение газа и пыли за счет действия центробежной силы. Обсуждаются результаты численного моделирования динамики газа и пылевой компоненты в зависимости от внутренней геометрии камеры, особенностей входных и выходных каналов газа, скорости притока газа и других факторов. Рабочие режимы циклонов со скоростью втекания 5–30 м/с формируют развитую турбулентность с типичными скоростями пульсаций порядка 0,3–1,5 м/с. Тем самым, структура течений в существенной мере определяется турбулентностью и соответствующей турбулентной вязкостью. Анализ результатов газодинамического моделирования с разными моделями турбулентности (МТ) показывает сильную чувствительность структуры течения и эффективности сепарации от выбора МТ. Это ставит проблему подбора МТ для конкретной конструкции пылеуловителя и свойств пылевой фракции. Вычислительные газодинамические эксперименты позволяют эффективно решать задачу оптимизации пылеуловителей, отбирая конструкции с более высокой эффективностью сепарации газа и частиц, минимизируя падение давления в системе.

В работе представлен метод построения триангуляции плоской области, граница которой задается в формате obj-файла. Идея нашего подхода заключается в следующем. На первом шаге плоскость равномерно разбивается на квадраты со стороной ℎ > 0. На втором шаге строится триангуляция фигуры, образованной квадратами, у которых хотя бы три вершины попадают в область. Окончательное построение триангуляции осуществляется на третьем шаге: определяется векторное поле, вдоль которого крайние узлы сдвигаются на границу области по определенному правилу. Разработано соответствующее программное обеспечение и построена триангуляция некоторых фигур, полученных их моделированием в системе Blender.

Восстановление динамически искаженного сигнала на малом временном промежутке является сложной обратной задачей динамических измерений. При наличии помех различной природы выходной сигнал зашумлен, что делает задачу еще более сложной. К настоящему времени сложилась теория оптимальных динамических измерений, в рамках которой для восстановления динамически искаженных сигналов используются методы теории оптимального управления, уравнений соболевского типа, стохастических дифференциальных уравнений, разрабатываются численные методы. Ранее авторами был получен ряд результатов, развивающих численные методы нахождения входного сигнала как решения задачи оптимального управления – оптимального динамического измерения, выполнен ряд исследований по применению цифровых фильтров для фильтрации шума выходного сигнала, разработан новый алгоритм численного решения задачи оптимального динамического измерения. При наличии шумов в выходном сигнале важным является не только эффективность алгоритма восстановления сигнала с учетом инерционности измерительного устройства, но и выбор наиболее эффективного цифрового фильтра. В статье предложен алгоритм обеспечения выбора одного из трех фильтров: скользящей средней, Савицкого – Голея (основанном на методе наименьших квадратов) с последующей реализацией алгоритма нахождения оптимального динамического измерения и МSA-метода (метода авторов, основанного на сплайн-методе с последующим усреднением). МSA-метод не является только цифровым фильтром, в нем комплексно реализуется фильтрация шумов и алгоритм поиска оптимального динамического измерения, кроме того, он может быть использован и при отсутствии шумов, и при иных помехах. Новизна результатов заключается в систематическом и комплексном подходе к оценке эффективности и применимости методов фильтрации шума в рамках решения задачи восстановления динамически искаженного сигнала. Приводятся необходимые теоретические сведения, общие схемы алгоритмов, данные эксперимента, результаты обработки экспериментальных данных по предлагаемым алгоритмам.