Journal Issue: Вестник Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ»
Загружается...
Volume
2025-14
Number
1
Issue Date
Journal Title
Journal ISSN
2304-487X (Print)
Том журнала
Том журнала
Статьи
Публикация
Открытый доступ
PIC-МОДЕЛЬ РЕЛЯТИВИСТCКОГО ДВУХ-РЕЗОНАТОРНОГО ОТРАЖАТЕЛЬНОГО КЛИСТРОНА С МАГНИТНЫМ ЗЕРКАЛОМ
(НИЯУ МИФИ, 2025) Дубинов, А. Е.; Колесов, Г. Н.
Предложена концепция и дизайн релятивистского двух-резонаторного отражательного клистрона с магнитным зеркалом. Создана 2.5-D компьютерная particle-in-cell (PIC) модель релятивистского двух-резонаторного отражательного клистрона с магнитным зеркалом на основе PIC-кода КАРАТ. Модель учитывает подвод внешней СВЧ-волны от задающего генератора, позволяет самосогласованно вычислять динамику электронов и выходные характеристики клистрона. Проведено сравнительное моделирование релятивистского двух-резонаторного отражательного клистрона с магнитным зеркалом и релятивистского двух-резонаторного пролетного клистрона без магнитного зеркала. Показано, что спектральные характеристики обоих клистронов близки друг другу. Выполнено сравнение выходной мощности отражательного клистрона и пролетного клистрона. Найдено, что выходная мощность у отражательного клистрона примерно в 1.4 раза больше, чем у пролетного клистрона. Изучено влияние положения магнитного зеркала на величину генерируемой СВЧ-мощности отражательного клистрона.
Публикация
Открытый доступ
Разработка недисперсионного инфракрасного газоанализатора для измерения динамики концентраций парниковых газов
(НИЯУ МИФИ, 2025) Карпов, И. А.; Фуфурин, И. Л.; Винтайкин, И. Б.; Анфимов, Д. Р. ; Костерова, А. П.; Караулова, Ю. Д.; Дёмкин, П. П.; Морозов, А. Н.
Контроль концентраций парниковых газов и измерение динамики концентраций является одной из фундаментальных и ключевых задач в области экологического мониторинга. Такие газы как водяной пар, диоксид углерода, метан и др. попадают в атмосферу вследствие как естественных природных процессов, так и антропогенной деятельности. Накопление этих газов в атмосфере усиливает парниковый эффект, который в свою очередь негативно влияет как на здоровье людей и аграрную деятельность, так и на всю окружающую среду в целом. Именно поэтому важной задачей является разработка устройств, способных определять концентрации парниковых газов в атмосфере. Оптические методы измерений, в том числе методы недиспергирующей инфракрасной спектроскопии (Nondispersive infrared, NDIR), позволяют бесконтактно и в автоматическом режиме измерять концентрации составляющих газовых смесей. Представленный в данной работе NDIR‑газоанализатор регистрирует излучение на длине волны 4.26 мкм для определения концентрации диоксида углерода (также предусмотрена возможность регистрации паров воды). Полученный сигнал нормируется с помощью опорного канала, который настроен на длину волны 3.95 мкм. Для обработки экспериментальных данных была разработана математическая модель, позволяющая определять концентрации диоксида углерода в воздухе. Данная модель основывается на методах программы MATLAB и языка программирования Python. Разработанный прибор является газоанализатором открытого типа. Это позволяет использовать его в различных условиях, благодаря сниженному энергопотреблению. Представленное устройство применимо для использования на карбоновых полигонах для контроля качества работы низкоорбитальных спутников, проводящих мониторинг парниковых газов в атмосфере.
Публикация
Открытый доступ
Нелинейное уравнение Шредингера общего вида: многофункциональная модель, редукции и точные решения
(НИЯУ МИФИ, 2025) Полянин, А. Д.; Кудряшов, Н. А.; Кудряшов, Николай Алексеевич
Представлена новая математическая модель, основанная на нелинейном уравнении Шредингера с шестью произвольными функциями и позволяющая учитывать различные факторы. Эта многофункциональная модель является обобщением более простых родственных нелинейных моделей, которые часто встречаются в различных разделах теоретической физики, включая нелинейную оптику, сверхпроводимость и физику плазмы. Для анализа рассматриваемого нелинейного уравнения используется комбинация метода функциональных связей и методов обобщенного разделения переменных. Описаны одномерные несимметрийные редукции, приводящие исследуемое сложное уравнение в частных производных к более простым обыкновенным дифференциальным уравнениям или системам таких уравнений. Найден ряд точных решений нелинейного уравнения Шредингера общего вида, которые выражаются в квадратурах или элементарных функциях. Получены как периодические решения по времени, так и по пространственной переменной. Специальное внимание уделено некоторым более узким классам уравнений с меньшим числом произвольных функций. Описанная общая многофункциональная модель путем конкретизации вида произвольных функций позволяет эффективно анализировать многочисленные более простые модели и находить их точные решения. Полученные в данной работе точные решения могут использоваться в качестве тестовых задач, предназначенных для проверки адекватности и оценки точности численных и приближенных аналитических методов интегрирования нелинейных уравнений математической физики.
Публикация
Открытый доступ
СРАВНЕНИЕ МЕТОДОВ ВЫЯВЛЕНИЯ АНОМАЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ В ИСХОДНЫХ ДАННЫХ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ПРИ ОБРАБОТКЕ ДАННЫХ ИСКУССТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКИХ
(НИЯУ МИФИ, 2025) Климанов, С. Г.; Котляров, А. А.; Крянев, А. В.; Тимербаев, В. Х.; Трикозова, В. А.; Царева, Д. Д.; Воронков, Н. В.; Мухамедзянов, Э. М. ; Умаров, А. А.; Утин, Ф. С.; Чилека, Е. А.; Климанов, Сергей Геннадиевич; Котляров, Андрей Александрович; Крянев, Александр Витальевич; Трикозова, Вероника Андреевна; Царева, Дарья Дмитриевна
В статье рассматривается проблема выявления аномальных выбросов и нивелирования их отрицательного влияния на оценки выделяемых характеристик рассчитываемых показателей. Для решения поставленной задачи в статье рассматриваются различные применяемые на практике робастные методы и основанные на них вычислительные схемы выделения аномальных выбросов в значениях исследуемых показателей. Проведено сравнение эффективности выделения аномальных выбросов различными методами для выборок случайных величин с нормальным законом распределения для различных вариантов числа и расположения аномальных выбросов по отношению к не аномальным значениям с помощью стандартных датчиков случайных величин. Исследуемые в статье робастные методы и схемы используются для выявления аномальных выбросов в показаниях пациентов и параметров вентиляционного потока при искусственной вентиляции легких (ИВЛ). Проведенные численные эксперименты, результаты которых приведены в настоящей статье, показали, что наиболее эффективным методом выявления аномальных выбросов при неизвестной дисперсии основной части не аномальных данных является разработанный в МИФИ модифицированный метод Хьюбера. Этот метод позволяет из сформированной базы данных клинического опыта лечения пациентов на аппаратах ИВЛ эффективно выделять аномальные выбросы, что дает возможность использовать этот метод для создания устойчивой схемы выбора оптимальных значений показателей вентиляционного потока в зависимости от значений показателей текущего состояния пациента.
Публикация
Открытый доступ
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ФИНАНСОВОГО СОСТОЯНИЯ КРЕДИТНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ НА ОСНОВЕ СИНГУЛЯРНО-СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА
(НИЯУ МИФИ, 2025) Иванов, В. В.; Крянев, А. В.; Приказчикова, А. С.; Акишина, Е. П.; Иванов, Виктор Владимирович; Крянев, Александр Витальевич
Сингулярно-спектральный анализ успешно применяется во многих практических задачах математического моделирования, в том числе экономического характера. Целью настоящей работы является развитие нового математического подхода для прогнозирования значений ключевых показателей деятельности кредитных организаций (“Прибыль”, “Счета в Банке России”, “Ценные бумаги”), представленных в виде временных рядов с шагом наблюдения один месяц. Анализ и прогнозирование ключевых показателей осуществлялось с использованием сингулярно-спектрального анализа методом “Гусеница”-SSA в программе CaterpillarSSA. Актуальность исследования обуславливается необходимостью внедрения новых эффективных вычислительных технологий для систем раннего предупреждения Банка России и Росфинмониторинга. В статье представлена реализация метода “Гусеница”-SSA для оценки финансового состояния кредитных организаций двух типов: банк с отозванной лицензией (АО банк “ККБ”) и благонадежный банк (АО “ТБанк”). Авторам удалось реализовать декомпозицию временных рядов ключевых показателей на тренд, гармонические и шумовые составляющие. На основе главных компонент, отвечающих за тренд и периодики, с высокой точностью выполнены реконструкция и прогнозирование рассмотренных временных рядов на 6 месяцев вперед