Этап 1 (обследование) Подготовка содержательной постановки задачи моделирования в форме
вопросов об объекте моделирования, интересующих заказчика. Техническое задание является итоговым
документом этапа обследования
Этап 2 (формулировка) Подготовка концептуальной постановки задачи – это формулировка
содержательной постановки задачи в терминах конкретных дисциплин, законов, принципов,
предположений относительно свойств и поведения объекта моделирования. Описание объекта
моделирования в математической форме на основании концептуальной постановки задачи
Этап 3 (исследование) Исследование (решение и/или анализ) математической задачи, к которой
приводит математическая модель. Математическая задача рассматривается как самостоятельный
объект, абстрагируясь от объекта моделирования
Этап 4 (валидация) Проверка, является ли математическая модель адекватным описанием изучаемого
объекта моделирования
Этап 5 (интерпретация) Построение выводов по результатам моделирования в терминах
соответствующей практической области
Важно
: процесс моделирования является итерационным
2/15/2021
Математическое моделирование динамических процессов I
15
Триада «модель-алгоритм-программа»
Самарский, 1997
2/15/2021
Математическое моделирование динамических процессов I
16
Процесс моделирования
Oden et al., 2010
2/15/2021
Математическое моделирование динамических процессов I
17
Процесс моделирования
Валидация – важный этап моделирования
Адекватность математической модели – степень соответствия результатов
моделирования данным эксперимента или тестовой задачи
Адекватность модели зависит от целей моделирования и принятых критериев
Возможные причины неадекватности математической модели
• Выбор законов и/или принципов и/или предположений является ошибочным (Этап 2)
• Параметры модели определены с недостаточной точностью (Этап 2)
• Математическая задача является некорректной и требует специальных методов
решения и анализа (Этап 3)
• Некорректность применения аналитического метода реализации (Этап 3)
• В случае алгоритмического метода реализации вычислительный алгоритм не
верифицирован (Этап 3)
2/15/2021
Математическое моделирование динамических процессов I
18
Содержание лекции
1. Определение понятий математическая модель, математическое
моделирование
2. Классификация математических моделей
3. Математическое моделирование как процесс
4. Подходы к построению математических моделей
5. Динамическая система как пример математической модели
2/15/2021
Математическое моделирование динамических процессов I
19
Подходы к построению математических
моделей
В рамках дисциплины будут построены
• модели на основе фундаментальных законов природы
• модели механических систем на основе вариационных
принципов
• модели, получаемые из аналогии с изученными объектами
Важно
: при одинаковой концептуальной постановке задачи
различные подходы должны приводить к одинаковым
математическим моделям
2/15/2021
Математическое моделирование динамических процессов I
20
Подход: фундаментальные законы природы
Законы Ньютона, закон Гука, формула Стокса и др.
Законы сохранения
• Закон сохранения энергии
• Закон сохранения массы приводит к уравнению переноса, уравнению
диффузии
• и др.
Совместное применение фундаментальных законов приводит, в частности, к математическим
моделям движения газа, жидкости
2/15/2021
Математическое моделирование динамических процессов I
21
Подход: вариационные принципы
2/15/2021
Математическое моделирование динамических процессов I
22
Построение математических моделей возможно на основе вариационных принципов:
виртуального перемещения, наименьшего действия, наименьшего принуждения.
Принцип наименьшего действия может быть записан в форме Лагранжа, Якоби или Гамильтона.
Достарыңызбен бөлісу: |