7M06140 Математическое и компьютерное моделирование в ЮКГУ им. М. Ауезова

Знать и понимать: современные тенденции развития математического моделирования и компьютерных технологий решения практических задач химической технологии; основные понятия теории компьютерного моделирования и визуализации результатов; классификацию моделей и области их использования, задачи моделирования; основные средства моделирования, применяемые в процессе проектирования систем на разных стадиях детализации проекта.

Знание и понимание: методики построения явных консервативных разностных схем годуновского типа, аппроксимирующих полученную систему уравнений в цилиндрической системе координат; разностных схем первого и повышенного порядка аппроксимации на основе вычисления потоков методами Роу и Роу-Эйнфельдта-Ошера; методов компьютерной реализации эффективных численных алгоритмов трехмерных течений с сопоставлением численных результатов с аналитическими решениями

Знание и понимание: построение математических моделей физико-технических объектов и процессов, необходимые для выполнения моделирования; методы установления адекватности математической модели физическому процессу; численные методы, а также методика компьютерного моделирования с использованием стандартных и специально разработанных программных средств; методов моделирования турбулентных течений газа и жидкости в атмосфере, приложения в технике и технологиях.

Рассматривает историю и философию естественных и технических наук, новоевропейскую науку в культуре, и цивилизации, структуру научного познания, философские проблемы конкретных наук, коммуникативные технологии ХХІ века и их роль в современной науке. Определяет пути решениясовременных актуальных методологических и философских проблем естественных и технических наук, развивает критическиемышление в логику.

Знание и понимание современных методик и технологий преподавания математики и диагностики его результатов; методики преподавания разделов математики, часто применяемых при математическом моделировании технических, технологических и иных систем (дифференциальные уравнения, другие системы уравнений); способов разработки методик, технологий и приемов обучения математике; методики установления адекватности математических моделей в общей постановке при решении практических задач.

Знание и понимание разных форм уравнений, варианты граничных условий, разнообразные типы конечно-разностных схем, используемых при математическом и компьютерном моделировании; научной концепции, вычислительные технологии, методы физико-математического и численного моделирования течений вязких теплопроводных сред в трубопроводных системах с использованием современных достижений вычислительной механики и математической оптимизации.

Знать и понимать: базовые понятия, определяющие соотношения и термодинамические принципы, используемые в механике сплошных сред; применяемый формализм и технику прямой тензорной записи; необходимый математический аппарат, в том числе теорию дифференцирования отображений в банаховых пространствах и представления операторных рядов Вольтерра–Фреше; демонстрацию процедур построения моделей сплошных сред и соответствующих краевых задач.

Знание и понимание методов математического моделирования и их приложений для системного повышения экономической эффективности управленческих решений; создания методов моделирования в области математической экономики и компьютерного моделирования для государственных организаций, частных компаний, международных корпораций посредством освоения современных методов математического моделирования экономических процессов и явлений; компьютерных инструментариев практической реализации математических моделей.

Знание и понимание: технологической платформы UniHUB при численном моделировании и проведении расчетов течений жидкости с применением свободных прикладных вычислительных пакетов OpenFOAM и ParaView; постановку сложных граничных условий с помощью встроенных и расширенных утилит пакета OpenFOAM; методику расчета параметров турбулентности в задачах обтекания насадок в каналах с помощью пакетов программ.

Знание и понимание особенностей реализации численных методов моделей течений жидкости и газа; способы построения двух систем уравнений для описания течений вязкого сжимаемого газа - квазигазодинамической и квазигидродинамической (КГД) систем уравнений; конечно-разностных численных алгоритмов, основанных на уравнениях математической физики и примеры численных расчетов с обеспечением устойчивости и сходимости.

Рассматриваются вопросы современных парадигм высшего образования, системы высшего профессионального образования в Казахстане. Знать методологию педагогической науки. Профессиональная компетентносить преподавателя высшей школы. Организация учебного процесса на основе кредитной системы обучения в высшей школе. Методы и формы обучения в подготовке будущих специалистов. Новые образовательные технологии в высшей школе.

Знание и понимание общих и частных уравнений, отражающих законы механики многофазных жидкостей; моделирование движения многофазных смесей с учетом фазовых переходов и химических реакций; решения некоторых прикладных задач химической технологии; моделей, упрощающих описание динамики многофазных смесей и доводящие их до эффективного вычислительного алгоритма.

Знание и понимание методов: оценки техногенного риска и математического моделирования распространения газовых выбросов в атмосферу; методов математического и компьютерного моделирования формирования температурных и концентрационных зон при горении веществ; законы механики сплошных сред и феноменологический подход при математическом моделировании лесных и степных пожаров

Знать и понимать: принципы математического моделирования процесса экстракции полидисперсных материалов; экспериментальные и теоретические методы нахождения распределения концентрации целевого компонента в зависимости от фракций по размерам экстрагируемого вещества; особенности реализации численных методов, предназначенных для моделирования течений вязкой жидкости в порах полидисперсного материала.

Знать и понимать: технологию работы с командами AutoCAD; создание объектов AutoCAD; средства обеспечения точности; создание основных графических примитивов и основы трехмерного моделирования в среде Autodesk AutoCAD; возможности трехмерного моделирования для визуализации результатов численного моделирования объектов; работу с системами координат в трехмерных моделях.

Знание и понимание процессов осаждения, проводимых по различным технологическим схемам; вопросов методологии исследования и расчета различных процессов и аппаратов химической технологии и их систем; методов математического моделирования при анализе и синтезе сложных химико-технологических систем, с примерами расчета для конкретных аппаратов осаждения, схем их работы.

Знание и понимание: методы разработки алгоритмов на примере инженерного расчета тепло- и массообмена в контактных аппаратах разного типа: (барботажных, пенных, с орошаемой насадкой, камерах орошения); способы разработки комплексных математических моделей процессов гидродинамики и тепло-массообмена на основе теории подобия процессов и критериальных уравнений.

Знание и понимание: особенностей моделирования движения жидкостей и газов в контактных устройствах технологических аппаратов; алгоритмов инженерного расчета тепло- и массообмена в аппаратах с разной формой; алгоритмов построения конечно-разностных и конечноэлементных сеток для расчета гидродинамических и тепло- и массообменных характеристик в контактных устройствах технологических аппаратов.

Знать и понимать: принципы создания математических моделей термокаталитического синтеза наночастиц в периодическом и непрерывном режимах; постановку граничных и начальных условий для концентраций радикалов; методы преобразования Лапласа для реализации математической модели в простых случаях (двумерном и однородном случаях); классификацию новых технологических процессов и применяемый математический аппарат.

Знание и понимание моделей стационарной и нестационарной теплопроводности, задач конвективного теплообмена при вынужденном и свободном движении жидкости, теплообмена при фазовых превращениях, лучистого теплообмена, основ массопереноса в двухфазной среде технологических аппаратов; методов построения сеточных схем, обсуждаются вопросы аппроксимации, устойчивости и консервативность, диссипация энергии и дисперсия.

Знать концепцию экологической и техногенной безопасности; методы анализа и оценки техногенного риска и основы разработки рекомендаций по применению и использованию основных положений безопасности технических систем; понимать методику оценки химической опасности на основе вероятностно-статистических методов и построения представления результатов экспериментальных и расчетных исследований на электронных картах городов.

Знание и понимание: основных методов построения математических моделей технических систем и технологий; необходимых и достаточных условий реализации математических моделей; общих форм и закономерностей создания основных математических моделей и методов исследуемой предметной области; тенденций создания моделей современных технологических процессов.

Знание и понимание: современные тенденции развития математического моделирования микробиологической кинетики; математических моделей процессов ферментативного катализа; математическое описание протекания биологических процессов во времени при использовании молекулярных представлений и принципов физической и химической кинетики; компьютерные модели современных представлений процессов брожения.

Владеть письменной и устной коммуникацией на родном и иностранном языке, использовать навыки управления информацией

Уметь самостоятельно разрабатывать эффективные алгоритмы и программы для компьютерного моделирования процессов природного и техногенного характера.

Знать методы разработки эффективных моделей динамики газов и жидкостей в аппаратах химической технологии, энергетических установках, гидродинамики, тепло-и массообмена и биотехнологии, алгоритмов их реализации

Уметь анализировать этапы развития математического моделирования процессов и проведения анализа результатов численных экспериментов.

Уметь применять новейшие достижения математического и компьютерного моделирования в науке, в банковской сфере, страховых компаниях и финансовых структурах, в т.ч. зарубежных ученых.

Понимать необходимость работы в команде для решения задач моделирования, требующих координации усилий нескольких исполнителей, со знанием прикладных задач

Умение планировать и проводить численные и натурные экспериментальные исследования с интерпретацией полученных результатов на основе современных методов моделирования в сфере экономики, техники и технологий.

Критически анализировать существующие методы разработки математических моделей в различных предметных областях, эффективно использовать новые информационные коммуникационные системы.

Осознавать необходимость и иметь способность самостоятельно учиться и повышать квалификацию в течение всей жизни