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

Знакомство с применением прикладных краевых задач; Использование численных методов. Способы разработки алгоритмов численных методов и их применение к прикладным граничным задачам. Определение и постановка граничных задач. Методы решения задач и их определения. Концепция численного интегрирования задачи Коши. Сведение линейно-краевой задачи к задаче Коши. Шаги по решению краевой задачи методом суперпозиции. Преобразование задач для дифференциальных уравнений третьего порядка к задаче Коши. Трехточечные краевые задачи. Алгоритм метода сопряженных операторов. Алгоритмы решения прикладных краевых задач методом конечных разностей.

Рассматриваются вопросы основных видов чтения иноязычных оригинальных источников с различной степенью охвата содержания. Развитие навыков подготовки письменных сообщений на научные темы по специальности: научный доклад, статьи, реферирование источников на иностранном языке, аннотирование текста, резюме. Развитие навыков устной коммуникации по специальности: выступление с докладом, презентация научного исследования, научная дискуссия и дебаты.

Знать и понимать: Определения дисперсных систем, их классификация. Монодисперсные и полидисперсные системы. Математическое моделирование распределения дисперсных систем. Анализ свойств устойчивости дисперсных систем (дисперсность, равномерное распределение в дисперсной среде, межфазные взаимодействия). Способность дисперсных систем противостоять явлениям расширения и проседания. Теоретическое и практическое значение устойчивости дисперсной системы. Простые модели дисперсных систем: суспензия, аэрозоль, газовзвесь, пузырьковые среды. Моделирование движений в дисперсных средах.

Знание и понимание: Основные понятия, определяющие взаимосвязи и термодинамические принципы механики; прикладной формализм и техника прямой тензорной записи.Описание необходимого математического аппарата, в том числе методы математического моделирования краевых задач механики; Примеры алгоритмов решения краевых задач механики и процедуры создания соответствующих краевых задач. Модели граничных задач механики и алгоритмы их применения.

Знание о психолого-педагогической помощи в организаций педагогического процесса в различных образовательных учреждениях.Ознакомить с основными закономерностями возрастного анатомо-физиологического развитиядетей дошкольного и школьного возраста. Умение осуществлять изучение психологических особенностей учащихся и классных коллективов для решения профессиональных задач; учитывать индивидуально-психологические особенности личности при проектировании учебно-воспитательного процесса

Рассматриваются основы возникновения философии, выявляются особенности возникновения культуры мышления, раскрываются понятия «философия» «мировоззрение», сущность и содержание понятий «бытие», «сознания». Рассматривается соотношение понятий «познание» и «творчество», раскрываются сущность и содержание категории философии свободы, развиваются навыкы выделения сущности философской проблемы, критического мышления, навыки исследования философских аспектов, проблем практики и познания

Знание и понимание: создание математических моделей физических и технических объектов и процессов, необходимых для моделирования; методы определения адекватности математической модели физического процесса; численные методы, а также методы компьютерного моделирования с использованием стандартного и специально разработанного программного обеспечения; методы моделирования потоков воздуха и океанических течений.

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.

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.

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: 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 разных форм дифференциальных и нелинейных уравнений, вариантовначальных и граничных условий, разнообразные типы конечно-разностных схем, используемых при математическом и компьютерном моделировании; научные концепции, вычислительные технологии, методы физико-математического и численного моделирования течений вязких теплопроводных сред в системах с использованием современных достижений вычислительной механики и математической оптимизации. Современные методы реализации математических моделей и визуализации численных результатов

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 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.

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.

Знание и понимание методовматематического моделирования как метода научного исследования сложных процессов. Планирование и проведение численных экспериментов с математическими моделями. Способы разработки математических моделей, информационных технологий и приемов обработки результатов моделирования. Установление адекватности математических моделей детерминированных и стохастических процессов, в общей постановке и при решении научных и практических задач.

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: 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: 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.

Понятие о тонком слое жидкости (газа), которая образуется на поверхности твердого тела, движущегося в вязкой жидкости (газе), или на границе двух жидкостей с разной температурой, химическим составом и скоростью. Пограничный слой (динамический пограничный слой) из-за изменения скорости в горизонтальном направлении. Пограничный слой (тепловой или температурный), связанный с изменениемтемпературы. Пограничный слой (диффузионный или концентрационный), характеризуемый резким изменением концентрации отдельных химических компонентов. Исследование влияния вязкости, теплопроводности, диффузионных свойств жидкости (газа) на формирование течения в пограничном слое.

Знание и понимание процессов выпадения осадков. Осуществление процессов осаждения по различным технологическим схемам; проблемы исследования и расчета различных седиментационных процессов и устройств химических технологий и их систем; Процессы осаждения во взвешенном состоянии, их математическое моделирование и анализ. Анализ влияния образования осадков на седиментационные процессы в суспензии. Демонстрация методов анализа и математического моделирования процессов осаждения в химико-технологических системах.

понимание основных принципов построения математических моделей; основных методов численного решения современных вычислительных физико-химических задач; Умение применять полученные знания при теоретическом анализе, компьютерном моделировании и экспериментальном исследовании физико-химических процессов, самостоятельно приобретать новые знания и умения необходимые для практической деятельности; осваивать другие прикладные программы, предназначенные для решения вычислительных задач; Владеть навыками алгоритмического мышления; навыками по выбору оптимального численного метода решения поставленной задачи, на основе имеющейся базы современных алгоритмов

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.

Знание и понимание общих и индивидуальных уравнений, отражающих законы механики многофазных сред; моделирование движения многофазных примесей с учетом фазовых переходов и импульса, энергетических переходов; решение некоторых прикладных задач химической технологии с использованием моделей механики многофазных сред; Трехтемпературная схема процесса теплообмена в многофазных средах; Тензор напряжения в многофазных средах; Определения тензора деформации и тензора скорости деформации; Уравнения совместного деформирования фаз. Простые модели многофазных сред; Модель флотации в дисперсных системах.

Основные положения механики сплошных сред. Понятия о различных способах описания движения сплошной среды. Система уравнений, описывающая движение сплошных сред. Моделирование потенциальных и вихревых движений. Идеальные и вязкие движения. Модели ползущих течений. Моделирование движения жидкости в трубе. Простые модели атмосферы Земли. Модели обтекания тела вязкой жидкостью. Характеристики каждой реальной среды, их уравнения состояния и реологические уравнения, которые определяют взаимосвязь между напряжением и деформацией и скоростями деформации для данной среды. Зависимость свойств всей окружающей среды от температуры и других физико-химических параметров. Постановка начальных и граничных условий для каждого конкретного случая.

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.

Демонстрировать знания по основным принципам работы в среде Mathcad Prime, умение использовать операторы, встроенные функции для решения задач, а также проводить численные эксперименты в среде Mathcad. Применять знания по использованию графических возможностей пакета, а также для решения широкого класса математических и инженерных задач. Иметь навыки решать широкий класс математических задач и получать результаты высокой точности, а также сравнивать их результаты с результатами полученными при применении других компьютерных приложений.

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

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

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

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

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

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

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

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

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