Paraleln algoritmy pro anal zu konstrukc a materi l

Transkript

IBM SP2 úspì¹né projekty
Anotace projektù
Paralelní algoritmy pro analýzu konstrukcí
a materiálù
Parallel Algorithms for Analysis of Structures and Materials
Øe¹itelé:
Zdenìk Bittnar (ÈVUT Praha)
Jaroslav Kruis (ÈVUT Praha)
Petr Krysl (Caltech Pasadena)
Karel Matou¹ (RPI Troy)
Jiøí Nìmeèek (ÈVUT Praha)
Boøek Patzák (EPFL Lausanne)
Daniel Rypl (ÈVUT Praha)
Anotace projektu:
Projekt je zamìøen na výzkum vyu¾ití paralelních poèítaèových technologií pro nároèné
simulace z oblasti mechaniky konstrukcí a materiálù. Pracovníci, kteøí se podílejí na øe¹ení
projektu, vyvinuli pùvodní software na poèítaèi IBM SP2 ve výpoèetním centru ÈVUT.
Vyvinutý software, zalo¾ený na Metodì koneèných prvkù, obsahuje nejen vlastní analýzu,
ale i vlastní, velmi pokroèilý generator sítì prvkù a jednoduchý postprocessing.
V poslední dobì se pozornost soustøedila zejména na simulaci silnì nelineárního chování
¾elezobetonových konstrukcí. Vyvinuté modely zahrnují plasticitu v betonu a ve výztu¾i, geometrickou nelinearitu ve výztu¾i, trhliny v betonu. K modelování se pou¾ívají jak lokální,
tak nelokální konstitutivní vztahy. Modely jsou ovìøovány pomocí vlastních i cizích experimentù. Nejobecnìj¹í model (tzv. mikroplo¹kový), zahrnuje popis obecnì anizotropního
poru¹ení jak v lahu tak v tlaku. Je v¹ak velmi výpoèetnì nároèný a tudí¾ ideální pro paralelizaci. V tomto smìru byl uèinìn velký pokrok, nebo» jak je patrno z pøilo¾ených publikcí,
bylo dosa¾eno témìø lineárního zrychlení. Za zmínku stojí i okolnost, ¾e nejvìt¹í úlohy byly
testovány na 512procesorovém IBM SP2 na Cornell University { podrobnosti viz. reference
Krysl, Bittnar. Dal¹í zajímavou úlohou, která byla øe¹ena je simulace chování kompozitních
desek. Byla vyvinuta nova metoda øe¹ení, která rovnì¾ vykazuje velmi dobrou ¹kálovatelnost. Vyvinuté algoritmy jsou na bázi aplikace MPI a jsou vyu¾itelné prakticky na v¹ech
typech paralelních poèítaèù, vèetnì velmi levných svazkù PC.
Grantová podpora:
Øe¹itelé dìkují za podporu M©MT ÈR v rámci smluv, GA ÈR v rámci smlouvy 103/97/K003
a Komisi EU v rámci smluv IC 15-CT96-0775
Vybrané reference:
[1] KRYSL, P., BITTNAR, Z.: Parallel explicit nite element solid dynamics with domain decomposition and message passing: dual partitioning scalability, Computers &
Structures, Vol. 79(3).
1
Anotace projektù
Modelování preferenèního proudìní
a transportu látek ve vadózní zónì
Simulation of the Preferential Flow and the Solute
Transport in the Vadose Zone
Øe¹itelé:
Doc. Ing. Milena Císlerová, CSc., Ing. Tomá¹ Vogel, CSc., Ing. Michal Snìhota,
Jaromír Du¹ek, Slavoj Zemánek (ÈVUT v Praze, Fakulta stavební)
Ing. Jana Votrubová
(ÈVUT v Praze, Výpoèetní a informaèní centrum { doktorandka FSv)
Prof. John L. Nieber (University of Minnesota, St. Paul, USA)
Anotace projektu:
V pùdách vzniklých zvìtráváním na krystalinickém podkladu (asi 65% v¹ech pùd v Èeské
kotlinì, s èastým výskytem i v dal¹ích èástech Evropy) pravidelnì dochází k výraznému
preferenènímu proudìní, zpùsobujícímu rychlý pohyb vody a polutantù celou vadózní zónou (Císlerová, 1999, ©anda, 1999, Robovská, 2000). Pøi simulacích preferenèního proudìní
vody se vychází z numerického øe¹ení Richardsovy rovnice metodou koneèných prvkù nad
jednorozmìrnou, dvourozmìrnou a trojrozmìrnou oblastí s prostorovì variabilními hydraulickými vlastnostmi. Preferenèní cesty se zadávají jako zóny zvý¹ené hydraulické vodivosti
uvnitø oblasti proudìní, generováné deterministicky, nebo jako náhodné funkce prostorové
promìnné (Císlerová et al., 2000, Vogel et al., 2000a). Komplikovanìj¹í je pøístup pracující
s pøedstavou duálního pórovitého prostøedí (dual-porosity approach), kde se pøedpokládá,
¾e pórovité prostøedí sestává ze dvou vzájemnì interagujících domén, charakterizovaných
rozdílnými hydraulickými a transportními vlastnostmi, jedna z domén pøitom zastupuje
systém preferenèních cest (Vogel et al., 2000b). K urèení parametrù preferenèního proudìní
se vyu¾ívají informace o vnitøní struktuøe pórovitého prostøedí, získané z 3D snímkù z poèítaèové tomograe a z nukleární magnetické rezonance (Císlerová et al., 1999, Votrubová
et al., 2000). Inverzní modelování trojrozmìrného systému, stejnì jako simulace terénních
experimentù reprezentuje úlohy se slo¾itou geometrií a s velkým poètem prvkù, které jsou
nároèné na pamì» a výkon poèítaèe (Vogel et al., 2000c), je proto nezbytné v¹echny výpoèty
realizovat na velkokapacitním poèítaèi IBM SP2 ve VIC ÈVUT. Pozornost je zamìøena na
zrychlení stávajících algoritmù a na jejich adaptaci k paralelnímu zpracování úloh.
Grantová podpora:
Výzkumné práce byly uskuteènìny s nanèní podporou grantù M®P { Project EUROTAS { IV rámcový program EU, European river ood occurrence and total risk assesment,
VaV/510/1/99 Ochrana a u¾ívání vodních zdrojù v rámci uceleného povodí a AVÈR A306
0001 Vodní re¾im pùd a jeho vliv na tvorbu povrchového odtoku a dotaci podzemní vody
v pramenných oblastech. Vývoj modelù a výpoèty jsou podporovány z výzkumného zámìru
MSM 216200031 Nároèné numerické výpoèty a paralelní programovaní.
2
Anotace projektù
Publikované výsledky:
[2] CÍSLEROVÁ, M.: Characterization of Pore Geometry. In: Modelling of Transport Processes in Soils. Vol. 1. Wageningen: Wageningen Pers. 1999. p. 103-117, 1999.
[3] CÍSLEROVÁ M., J. VOTRUBOVÁ, T. VOGEL, M. H.G . AMIN, L. D. HALL: Magnetic Resonance Imaging and Preferential Flow in Soils, proc. Characterization and
Measurement of the Hydraulic Properties of Unsaturated Porous Media eds. R. van
Genuchten a F.Leij, pp. 397-412, 1999.
[4] CÍSLEROVÁ, M., M. ©ANDA A T. VOGEL: Tvorba odtoku ze svahu v transektu
Tom¹ovka, sborník Hydrologické dny 2000, pp. CHMU Praha, 2000.
[5] ROBOVSKÁ, A.: Mìøení hydraulických charakteristik pomocí diskového tlakového inltrometru na velkých laboratorních vzorcích, habilitaèní práce ÈVUT v Praze, FSv,
2000.
[6] ©ANDA, M.: Tvorba podpovrchového odtoku na svahu, doktorská disertace, ÈVUT FSv
Praha, 1999.
[7] VOGEL, T., M. TH. VAN GENUCHTEN, M. CÍSLEROVÁ: Eect of the Shape of Soil
Hydraulic Properties near Saturation on Numerical Simulation of Variably-Saturated
Flow, Advances in Water Resources, 2000a, v tisku.
[8] VOGEL, T., H. H. GERKE, R. ZHANG AND M. TH. VAN GENUCHTEN: Modeling
ow and transport in a two-dimensional dual-permeability system with spatially variable
hydraulic properties, Journal of Hydrology, 2000b, v tisku.
[9] VOGEL, T., M. CÍSLEROVÁ, A M. ©ANDA: Modelování odtoku ze svahu v transektu Tom¹ovka, sborník Transport vody, chemikálií a energie v systéme poda-rostlinaatmosféra, UH SAV, 2000c, v tisku.
[10] VOTRUBOVÁ J., M. ©ANDA, M. CÍSLEROVÁ, M. G. AMIN, L. D. HALL: The
Relationship between MR Parameters, and the Content of Water in Packed Samples of
Two Types of Sandy Soil, Geoderma, 95:267-282, 2000.
3
Anotace projektù
Výpoèty turbulentního proudìní
Computation of turbulent ows
Øe¹itelé:
Karel Kozel (FS ÈVUT, Ústav tech. matematiky)
Petr Louda (FS ÈVUT, Ústav tech. matematiky)
Anotace:
Práce se zabývá vývojem programù øe¹ících Navierovy-Stokesovy nebo Reynoldsovy rovnice
2D a 3D proudìní nestlaèitelné tekutiny (Reynoldsovo zestøednìní Navierových-Stokesových
rovnic) metodou umìlé stlaèitelnosti. Jsou uva¾ovány výhradnì low-Re modely turbulence,
zejména dvourovnicové. Diskretizace je provedena metodou koneèných objemù na strukturovaných víceblokových sítích. K ustalování jsou pou¾ita explicitní (Mac-Cormackovo,
Rungova-Kuttova) a implicitní (zpìtné Eulerovo) diferenèní chemata. Øe¹ené kongurace
jsou: volný proud, stìnový proud, impaktní proud, proudìní v kanále s náhlým roz¹íøením.
Programovací jazyk je Fortran 90.
Podpora:
Práce je èásteènì podporována granty 101/98/K001 a 201/98/0528 GAÈR a výzkumnými
zámìry MSM/98/210000003 a MSM/98/210000010.
Odkazy:
[11] KOZEL K., LOUDA P., PØÍHODA J.: Numerical Solution of Steady 2D and 3D Impinging Jet Flows, Sborník symposia: \Finite Volumes for Complex Applications", Duisburg 1999.
[12] KOZEL K., LOUDA P., VICHER M.: Numerical Solution of 2D and 3D Flows Through
a Backward Facing Step, Sborník symposia \8th International Symposium on Computational Fluid Dynamics", Bremen '99 (CD-ROM).
[13] KOZEL K., LOUDA P., PØÍHODA J.: Numerical Solution of 2D and 3D turbulent Impinging Jet Flows, Sborník symposia \8th International Symposium on Computational
Fluid Dynamics", Bremen '99 (CD-ROM).
[14] KOZEL K., LOUDA P.: Numerical Solution of the Laminar Flow through a 2D and 3D
Backward Facing Step, Sborník semináøe: Topical problems of the uid dynamics 2000,
Praha, ISBN 80-85918-55-2.
[15] KOZEL K., LOUDA P., PØÍHODA J.: Numerical Simulation of 2D and 3D 'turbulent
Impinging Jet Flows, Sborník konference \IMACS 2000", Lausanne 2000, (CD-ROM).
[16] LOUDA P.: Ovìøení modelù turbulence na pøípadu impaktního proudu, Doktorská disertaèní práce (v pøípravì).
4
Anotace projektù
Simulaèní výpoèty vlastností alternativních
pracovních médií pro prùmyslovou praxi
Properties of Alternative Working Fluids
by Computer Simulations
Øe¹itelé projektu:
Doc. Ing. Václav Vacek. CSc.
Ing. Martin Lísal, CSc.
Ing. Roman Budínský [do r. 1999]
(Ústav fyziky, Fakulta strojní ÈVUT v Praze)
Anotace projektu:
Projekt se zabývá výpoètem termodynamických vlastností alternativních pracovních médií
pro prùmyslovou praxi { pøevá¾nì alternativních chladiv { pomoci simulaèních výpoètù.
Simulaèní výpoèty se provádìjí pomocí metod Monte Carlo èi molekulární dynamiky. Vstupem do simulaèních výpoètù je znalost popisu mezimolekulárních interakcí. Mezimolekularní
interakce se obvykle vyjadøuji jako souèet interakcí mezi jednotlivými atomy. Potenciálové
parametry atomu se ziskávají buï nastavením na vhodné termodynamické vlastnosti, èi
z ab initio výpoètu. Dosa¾ené výsledky za období 1996{1999 byly publikovány v 7 èláncích
a prezentovány na 3 mezinárodních konferencích (viz. Literatura).
Literatura
[17] M. LISAL, V. VACEK: Direct evaluation of vapour-liquid equilibria by molecular dynamics using Gibbs-Duhem integration, Molecular Simulation, 17: 27-39 (1996).
[18] M. LISAL, V. VACEK: Direct evaluation of vapour-liquid equilibria of mixtures by
molecular dynamics using Gibbs-Duhem integration, Molecular Simulation, 18: 75-99
(1996).
[19] M. LISAL, V. VACEK: Simulation of solid-liquid and of vapour-liquid equilibrium 2nd
Japan-Central Europe Joint Workshop on Modelling of Materials and Combustion,
Super-simulation: Simulation Applications, Budapest, Hungary, November 1996, pp.
213-216.
[20] M. LISAL, R. BUDINSKY, V. VACEK: Vapour-liquid equilibria for dipolar two-centre
Lennard-Jones uids by Gibbs-Duhem integration, Fluid Phase Equilibria, 135: 193-207
(1997).
[21] M. LISAL, V. VACEK: Direct evaluation of solid-liquid equilibria by molecular dynamics
using Gibbs-Duhem integration, Molecular Simulation, 19: 43-61 (1997).
[22] M. LISAL, V. VACEK, F. CERNY: Molecular dynamics simulation study on freezing
of a two-centre Lennard-Jones model of diatomic uids, Acta Polytechnica, 37/3: 35-52
(1997).
[23] M. LISAL, V. VACEK, R. BUDINSKY: Vapor-liquid equilibria of alternative refrigerants by molecular dynamics, 13th Symposium on Thermophysical Properties, Boulder,
Colorado USA, June 1997, p. 406.
5
Anotace projektù
[24] M. LISAL, K. AIM, V. VACEK, F. CERNY: VLE of HFC and HCFC refrigerants from
simple model uid, Acta Polytechnica, 39/1: 17-37 (1999).
[25] M. LISAL, R. BUDINSKY, V. VACEK, K. AIM: Vapor-liquid equilibria of alternative
refrigerants by molecular dynamics simulations, International Journal of Thermophysics, 20: 163-174 (1999).
[26] V. VACEK, G. HALLEWELL, S. ILIE AND S. LINDSAY: Peruorocarbons and
their use in Cooling Systems for Semiconductor Particle Detectors, 1st International Workshop on THERMOCHEMICAL, THERMODYNAMIC AND TRANSPORT
PROPERTIES OF HALOGENATED HYDROCARBONS AND MIXTURES held in
PISA, Italy, December (1999) [to be also published in Fluid Phase Equlibria 4476 (2000),
1-11].
6
Anotace projektù
Výpoètové modely v biomechanice
Øe¹itelé:
Numerical Modeling in Biomechanics
Prof. Ing. Jaroslav Valenta DrSc., Doc. Ing. Svatava Konvièková, CSc. a kol.
(Ústav mechaniky, FSI ÈVUT)
Anotace projektu:
V posledních letech zaznamenáváme veliký rozvoj oborù souvisejících s biomechanikou èlovìka. Jsou to pøedev¹ím moderní numerické metody v rukou ¹pièkových odborníkù, které
umo¾òují øe¹it komplexní problémy z tohoto oboru a tím napomáhají ke zvý¹ení kvality
¾ivota èlovìka. Problémy øe¹ené na pracovi¹tích Laboratoøe biomechaniky èlovìka v úzké
spolupráci s lékaøi, výzkumníky i výrobci se dìlí do nìkolika základních smìrù: Výzkum
náhrad velkých lidských kloubù, remodelace kortikalis, osteoporóza; kardiovaskulární biomechanika. V rámci vìt¹iny tìchto projektù vznikají èetné numerické modely pøedev¹ím
implantátù a jejich interakcí s ¾ivými tkánìmi. Modely jsou obvykle urèeny pro øe¹ení metodou koneèných prvkù, ale souèasnì se hledají i nové metody a dal¹í oblasti aplikace metod
ji¾ pou¾ívaných. Za zmínku stojí napøíklad výzkum v oblasti náhrady kolenního kloubu. Keramická femorální komponenta náhrady byla ocenìna u nás i v zahranièí. V souèasné dobì
intenzivnì probíhají dal¹í výzkumné projekty zabývající se problematikou interakce implantátu a kosti, nitrokostních dentálních implantátù, osteoporózy kosti, koronárních stentù, èi
remodelace kosti u¾itím metody neuronových sítí. Intenzivnì se také pracuje na pøípravì
nových projektù z oblasti gynekologie a chirurgie.
Grantová podpora:
Výzkumný zámìr v oblasti biomed. in¾. CEZ:J04/98:210000012; grant M©MT VS 96 045.
Publikace:
[27] KÁCOVSKÝ, A., KONVIÈKOVÁ, SV.: Stress and Strain Distribution around Endosseous Dental Implants. European Medical & Biological Engineering Conference EMBEC
'99, Viena, 4.{7. November 1999, in book of abstracts, p. 316.
[28] KONVIÈKOVÁ, SV., KÁCOVSKÝ, A., STRNAD, Z.: Výpoèet rozlo¾ení napìtí a deformace v okolí nitrokostních dentálních implantátù. Quintessenz 6/99, 69{75.
[29] KONVIÈKOVÁ, SV., KÁCOVSKÝ, A.: Stress and Strain Distribution around Endosseous Dental Implants. Workshop 2000 ÈVUT, Praha, 14.-16. February 2000.
[30] KÁCOVSKÝ, A., KONVIÈKOVÁ, SV., RÙ®IÈKA, P.: The Stress Analysis of the Coronary Stent. Workshop 2000 ÈVUT, Praha, 14.{16. February 2000.
[31] HIMMLOVÁ L., KÁCOVSKÝ A., KONVIÈKOVÁ S., DOSTÁLOVÁ T.: Inuence of
implant length and diameter on stress distribution. 24th Annual Conference EPA 2000,
23.{26.8. 2000, Groningen, The Netherlands. In books of abstracts, No. 40.
[32] HIMMLOVÁ L., KONVIÈKOVÁ S., KÁCOVSKÝ A., DOSTÁLOVÁ T.: Vliv prùmìru
a délky implantátu na napìtí v okolní kosti zpùsobené ¾výkacími silami. Praktické zubní
lékaøství, v tisku.
7
Anotace projektù
Analýza pasivních uniplanárních
mikrovlnných struktur
Analysis of Passive Uniplanar Microwave Structures
Øe¹itelé:
Doc. Ing. Jan Macháè, DrSc.,
Prof. Ing. Ján Zehentner, DrSc,
(ÈVUT v Praze, Elektrotechnická fakulta, Technická 2, 16627 Praha 6)
Anotace projektu:
V projektu Analýza pasivních mikrovlnných uniplanárních obvodù se zabýváme studiem
vlastností ¹tìrbinového a koplanárního vedení a z nich odvozených struktur v pásmu mikrovlnných a milimetrových vln a pøevodem výsledkù základního výzkumu do tvaru pou¾itelného pro praktický návrh mw a mm obvodù. Detailnì se vìnujeme studiu vytékajících vln.
Tyto vlny mimo jiné omezují pásmo vyu¾itelnosti vedení pro pøenos vázané vlny, ale jejich
excitace mù¾e být vyu¾ita v anténách s vytékající vlnou.
V poslední dobì jsme se intenzivnìji zaèali zabývat výzkumem prostorových vytékajících vln s cílem navrhovat planární antény s vytékající vlnou. Vedle teoretické analýzy
jsme se zamìøili i na experimentální ovìøení získaných výsledkù. Podaøilo se nám prokázat
souèasné vedení vázané a prostorové vytékající vlny a ovìøit první verzi antény s vytékající
vlnou na bázi ¹tìrbinového vedení. V¹echny pùvodní výsledky jsme publikovali v uvedených
pracích.
Grantová podpora:
Práce je v souèasné dobì podporována Grantovou agenturou Èeské republiky na základì
projektu 102/00/0025 þPlanární obvody pro techniku cm a mm vln\ a výzkumnými zámìry
J04/98 212300014 þInformaèní a kumunikaèní technologie` a MSM 216200031 þNároèné
numerické výpoèty a paralelní programování\.
Literatura:
V¹echny citované publikace prezentují výsledky získané na poèítaèi SP2 ve VIC ÈVUT.
[33] MACHÁÈ J., ZEHENTNER J., MIGLIOZZI M.: Coplanar line in millimetre and submillimetre wave range, Proceedings of the 10th MICROCOLL, Budapest, Hungary,
March 1999, pp. 397-400.
[34] ZEHENTNER J., MACHÁÈ J., MRKVICA J., POLÍVKA J., VACEK P., SARNOWSKI M.: Leaky wave detection by active radiometry, Proceedings of the 9th International Czech-Slovak Scientic Conference Radioelektronika 99, Brno, April 1999, pp.
249-252.
[35] ZEHENTNER J., MACHÁÈ J., MRKVICA J., VACEK P., POLÍVKA J.: Spurious
leaky mode solutions and experimental verication of the second leaky wave, 1999 IEEE
MTT-S International Microwave Symposium Digest, Anaheim, USA, June 1999, vol. 3,
pp. 1261-1264.
8
Anotace projektù
[36] MACHÁÈ J., ZEHENTNER J.: Proceedings of the 10th Conference on Microwave
Techniques COMITE 1999, Pardubice, October 1999, pp. 89-90.
[37] MACHÁÈ J., ZEHENTNER J.: Space leakage of power from uniplanar transmission
lines, Proceedings of the MIKON 2000, XIII International Conference on Microwaves,
Radar and Wireless, Wroclaw, Poland, May 2000, vol. 2, pp. 565-568.
[38] ZEHENTNER J., MACHÁÈ J.: Properties of CPW in the sub-mm wave range and its
potential to radiate, 2000 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest,
Boston, USA, June 2000, vol. 2, pp. 1061-1064
[39] MACHÁÈ J., ZEHENTNER J.: Leaky waves and conditions for exciting them on uniplanar transmission lines, Proceedings of the PIERS 2000, Progress in Electromagnetics
Research Symposium, Boston, USA, July 2000, p. 235, invited paper
[40] MACHÁÈ J., ZEHENTNER J.: Proceedings of the 10th International Scientic Conference RADIOELEKTRONIKA 2000, Bratislava, Slovensko, September 2000, pp. IV-22
- IV-25.
[41] ZEHENTNER J., MACHÁÈ J.: New space leaky wave spectrum components on the
slotline, Proceedings of the 30th European Microwave Conference, Paris, France, October 2000, vol. 2, pp. 190-193.
9
Anotace projektù
Optimalizace buzení rentgenového laseru
X-Ray Laser Pumping Optimization
Øe¹itelé:
Ing. Pavel Vrba, CSc. (ÚFP AV ÈR)
Prof. Ing. Miroslava Vrbová, CSc. (FJFI ÈVUT)
Cíl:
Vytvoøení poèítaèového modelu rentgenového laseru, buzeného impulsním elektrickým výbojem a stanovení optimálních parametrù laseru.
Charakteristika projektu:
Poèítaèový model rentgenového laseru, buzeného rychlým elektrickým výbojem v kapiláøe vychází z pøedpokladu zesilování spontánní emise pøi kvantových pøechodech vodíkupodobných iontù uhlíku. Model se skládá ze ètyø èástí:
1. popisu elektrického obvodu, obsahujícího výbojový sloupec,
2. popisu zmìn populace relevantních energetických hladin iontù uhlíku (kyslíku, vodíku),
3. magnetohydrodynamického popisu pinèujícího plazmatu s ablací materiálu se stìn
kapiláry,
4. popisu koherentního zesilování rentgenového záøení ve vzniklém aktivním prostøedí.
Z matematického hlediska se jedná o èasoprostorové øe¹ení soustavy velkého poètu parciálních diferenciálních rovnic se zadanými poèáteèními a hranièními podmínkami. Model
vyu¾ívá dostupné knihovny programù, programové balíky a soubory dat z dostupných databází. Optimalizace buzení je zalo¾ena na øadì opakovaných bìhù programu pøi promìnných
parametrech. Správnost modelu je ovìøována porovnáním výsledkù výpoètù s experimentálními mìøeními získanými v laboratoøi impulsních plynných laserù na katedøe kvantové elektroniky FJFI ÈVUT a laboratoøe impulsních plazmatických systémù Ústavu fyziky plazmatu
AV ÈR.
V letech 1999 2000 byly s pou¾itím programu IONMIX1 propoèteny ionizované stavy
plynù uhlíku, kyslíku a vodíku (polyacetalu), pomocí kódù CADILAC22 a NPINCH3 stanoveny optimální hodnoty hustot a teplot plazmatu kapilárního výboje. Výsledky provedených
simulací byly prezentovány na mezinárodních konferencích ICPIG'99 [1] a ICXRL'2000 [2],
semináøích Workshop 99 a 2000 [3 a 4], symposiu SPPT [6] a v odborných èasopisech [5,7].
Grantová podpora:
GAÈR, projekt è. 102/99/1559: þRentgenový laser buzený kapilárním elektrickým výbojemÿ.
J. J. MacFarlane: Com. Phys. Commun. 56 (1989) 259-278
M. Pöckl et al.: Collisional-radiative model for capillary discharge, J. Apll. Phys. 76 (94), 733
3 N. A. Bobrova et al.: Plasma Physics Reports 22 (96), 387-402
1
2
10
Anotace projektù
Program AKTIONKONTAKT, projekt è. 1999-16: \Austrian-Czech Contribution to Xray".
Program INGO, Grant M©MT, projekt è. L055/2000: þVýzkum v rámci MCHP\.
Literatura:
[42] P. VRBA, M. VRBOVÁ: Temperature Dependence of Ion Abundance in X-ray Laser
Mixtures, Proc. 24th ICPIG, Poland (99), Vol. 1, 249-250.
[43] P. VRBA et al.: Estimation of Te in Li2 CO3 Capillary Discharge, Proc. 7th ICXRL,
France.
[44] M. VRBOVÁ, P. VRBA: Active media for 2-20 nm X-ray lasers, Workshop 99, Prague,
Fyz. 25.
[45] M. VRBOVÁ, P. VRBA: Z-Pinch for X-ray Laser Pumping, Workshop 2000, Prague,
Fyz. 4.
[46] P. VRBA, M. VRBOVÁ: Z-Pinch Evolution in Capillary Discharge, CPP, 40 (00),
581-595.
[47] P. VRBA, M. VRBOVÁ: Investigation of Capillary Z-Pinch, CJP, Vol. 50 (00), S3,
189-192.
[48] P. VRBA et al.: Evolution on Z-Pinch in Ar-lled Capillary, CJP, Vol. 50 (00), No 9,
1043.
11
Anotace projektù
Modely dopravy a øízení dopravních procesù
Models of Transport and Transportation Processes
Øe¹itel:
Prof. Ing. Petr Jirava, CSc. (Fakulta dopravní ÈVUT v Praze)
Anotace výzkumného závìru:
Výzkum metod sni¾ování negativních dùsledkù dopravy. V návaznosti na upøesòování zásad
dopravní politiky jsou zkoumány: nové formy zklidòování komunikací; hodnocení úèinkù
opatøení ke sni¾ování dopravní nehodovosti; kapacita, plynulost a bezpeènost okru¾ních
køi¾ovatek. Sociotechnické dopady telematiky; v souladu s pøipravovaným sjednocováním
pøedpisù ÈR s EU pøiblí¾ení výpoètových metod a standardù evropským po¾adavkùm. Modely dopravy a øízení dopravních procesù v území { analýza dopravních nehod; pøedcházení
negativním následkùm a jejich odstraòování u dopravních soustav vèetnì po¹kození èlovìka. V oblasti teorie dopravy jde zejména o zkoumání teoretických poznatkù o sí»ových
systémech, pøedev¹ím zkoumání pohybu dopravních komplexù po dopravní síti a výzkum
mo¾nosti vyu¾ití nových dopravních technologií.
Dílèí úkol výzkumného zámìru { analýza následkù dopravních nehod na zdraví èlovìka
{ je øe¹en za vyu¾ití superpoèítaèe IBM SP2. Tato oblast je øe¹ena na Katedøe mechaniky
a materiálù Dopravní fakulty ÈVUT. Jsou vytvoøeny matematické modely lebky a dlouhých
kostí pro numerickou analýzu pomocí MKP. Modely budou slou¾it pro parametrické studie
rázových ùèinkù dopravních nehod.
Grantová podpora:
Práce je podporována výzkumným zámìrem Ministerstva ¹kolství mláde¾e a tìlovýchovy
JO MSM 212600025, grantem A 2071003 Grantové agentury Akademie vìd Èeské republiky
a grantem 103/00/0831 Grantové agentury Èeské republiky.
Reference:
[49] JIROU©EK O.: Biomechanical analysis of an implant used in nger reconstruction
surgery on the basis of data obtained from computer tomography, In: Proc. Engineering
Mechanics 2000 - Volume III. Svratka, 2000
[50] JIROU©EK O.: Parametric study of an implant for nger reconstruction by nite element modelling, In Proc. of the 12th Conference of the European society of Biomechanics. Dublin, 2000
[51] KULT J.: Modelling of interphalangeal joint prosthesis, In: Proc. Engineering Mechanics
2000 - Volume III. Svratka, 2000.
[52] MÁCA J., JIROU©EK O.: Výpoètové modelování chování krátkých kostí, In: Proc.
In¾enýrská mechanika `99 - Svazek 3. Svratka, 1999.
12
Anotace projektù
Výsledky molekulárního modelování
za rok 2000
Øe¹itelé:
Ing. Petr Kaèer (V©CHT Praha, Technická 5, 166 28 Praha 6)
Ing. Marek Kuzma (Mikrobiologický ústav AV ÈR, Vídeòská 1083, 142 20 Praha 4)
Anotace projektu:
Rozvoj výpoèetní techniky spolu s vývojem v oblasti matematiky a teoretické fyziky dnes
dovoluje modelovat i pomìrnì nároèné systémy, èím¾ se teoretické zkoumání pomocí teoretických výpoètù stává uplatnitelným i v nejrùznìj¹ích oblastech chemie.
Chemie, jako vìda zabývající se hmotou na molekulární úrovni, studuje pomìrnì slo¾ité systémy, ale stále je¹tì pøevá¾nì na makroskopické úrovni, i kdy¾ i zde pozitivnì zasáhl
prudký rozvoj výpoèetní techniky a znamenal kvalitativní pokrok a posun k mikroskopickému zkoumání na úrovni molekul.
Z hlediska praktického se dnes jeví jako produktivní spojení experimentálních dat s daty,
která jsou výsledkem molekulárního modelování. Na¹e aplikace molekulárního modelování
je zamìøena na jeho èistì aplikaèní vyu¾ití pro interpretaci výsledkù na molekulární úrovni,
a to v oblasti heterogenní katalýzy a hmotnostní spektroskopie.
Výsledky dosa¾ené v laboratoøi pøi experimentální práci, a» u¾ se jedná o studium
prùbìhu heterogennì katalyzovaných reakcí nebo výsledkù mìøení na hmotnostním spektrometru, jsou úzce spjaty s vlastnostmi a charakterem studovaného systému. Jednou z
mo¾ností, jak získat potøebné informace pro interpretaci výsledkù, je teoretické zkoumaní a
simulace chování molekul za podmínek experimentu. Tím je mo¾né získat exaktní vysvìtlení makroskopických jevù prostøednictvím jevù na molekulární úrovni. K tomuto úèelu je
uplatòováno molekulární modelování v prostøedí programu Cerius2 rmy MSI s instalovanými moduly OFF, Sorption a CASTEP, které umo¾òují rùzné úrovnì studia chemických
procesù.
Publikace s vyu¾itím molekulárního modelování
[53] P. KAÈER, L. LAATE, M. KUZMA, L. ÈERVENÝ: Competitive Catalytic Hydrogenation in Systems of Hydrocarbons and Nitrocompounds, J. Mol. Catal. A, Chem., 159,
365 - 376 (2000).
[54] P. KAÈER, L. LATE, M. KUZMA, L. ÈERVENÝ: Competitive Catalytic Hydrogenation in Systemms of Unsaturated Hydrocarbons and Nitrocompounds, 5th Pannonian
International Symposium on Catalysis, Kazimierz Dolny nad Wisla (2000), Poland.
Book of Abstracts: 5th Pannonian International Symposium on Catalysis { Oral 22.
[55] KAÈER P., KUZMA M., VÁÒA Z.: Dierentiation of Isomers of Disubstituted Cyclohexanols by Collision-induced Dissociation (CID) Using Positive Chemical Ionization
(PCI), 18th Informal Meeting on Mass Spectrometry, Praha (2000), Èeská republika.
Proceedings of the 18th Informal Meeting on Mass Spectrometry - WePo17.
13
Anotace projektù
[56] J. TOBIÈÍK, P. KAÈER, M. KUZMA, L. ÈERVENÝ: Eect of the Structure of Unsaturated Ethers on Their Reactivity and Adsorptivity in Hydrogenation, 5th Pannonian
International Symposium on Catalysis, Kazimierz Dolny nad Wisla (2000), Poland.
Book of Abstracts: 5th Pannonian International Symposium on Catalysis - P 52.
[57] KAÈER P., KUZMA M., VÁÒA Z.: Energy-resolved MS/MS Study of Protonated Disubstituted Cyclohexanols under Ion Trap Conditions, 15th International Mass Spectrometry Conference, Barcelona (2000), Spain. Book of Abstracts: 15th International Mass
Spectrometry Conference - PA-B3-18.
14
Anotace projektù
Studium reakèních mechanismù
a konformaèní analýza
jednoduchých monosacharidù
Study of Reaction Mechanisms and Conformational Analysis
of Simple Monosaccharides
Øe¹itel:
Ivan Raich (V©CHT, Ústav 342, Technická 5, Praha 6, 166 28)
Anotace projektu:
Výpoèetní projekt se zabývá studiem mechanismu vybraných SN2 substituèních reakcí u sacharidù, jejich¾ experimentální výsledky se v souèasné dobì nedaøí uspokojivì vysvìtlit.
Studovanými látkami jsou methyltetrofuranosidy, které jsou ideálními modely sacharidù
s furanosovým kruhem. Nezbytným pøedpokladem pro tyto studie je znalost jejich prostorového uspoøádání, které je u studovaných látek zji¹»ováno dvìma metodami zalo¾enými
na molekulové mechanice a rovnì¾ ab-initio metodou zalo¾enou na kvantovì-chemických
výpoètech. V prvním pøípadì se jedná o syste- matické mapování konformaèního prostoru
s vyu¾itím rùzných silových polí (napø. MM3, CFF/Discover) a dále o molekulární dynamiku (MD) solvatované molekuly v periodickém boxu. Výsledkem tìchto studií jsou vice
nebo ménì pøesné geometrie jednotlivých konformací a jejich energetické proly, ze kterých
jsou vypoèteny Boltzmannovy populace. V pøípadì MD je zastoupení jednotlivých konformací zji¹tìno pøímo. Tyto údaje o reaktantech jsou vstupem pro ab-initio výpoèty reakèních
mechanismù v plynné fázi i pro solvatované systémy. V souèasné dobì je dokonèeno systematické mapování pomocí silového pole MM3(96) a pomocí HF a DFT ab-initio metod.
Finanèní podpora:
CEZ:J19/98:223300006 (M©MT) þBiochemické, mikrobiologické a molekulárnì-genetické
studie vytváøející teoretický základ pro moderní biotechnologie\.
[58] J. LUDIKOVÁ, I. RAICH: Konformaèní annalýza methyltetrofuranosidù pomocí molekulové mechaniky, Sborník konference CUKRBLIK 2000, 15. 3. 2000, MBÚ AVÈR,
Praha.
[59] I. RAICH, J. LUDIKOVÁ, H. HEISSIGEROVÁ: Conformational Analysis of Methyl
Tetrofuranosides Using Molecular Mechanics and Molecular Dynamics, Proceeding of
the 9th Bratislava Symposium on Saccharides, September 3-8, 2000, Smolenice, Slovakia.
[60] I. RAICH: Molecular Modeling as a Valuable Tool in Carbohydrate Synthesis, Seminars
at CERMAV, CNRS, October 10, 2000, Grenoble, France.
15
Anotace projektù
[61] J. LUDIKOVÁ, I. RAICH: Konformaèní analýza methylglykofuranosidù pomocí molekulové mechaniky, 35. Konference o organické, bioorganické a farmaceutické chemii
þLiblice 2000\, 13{15. 11. 2000.
[62] I. RAICH J. LUDIKOVÁ, H. HEISSIGEROVÁ: Konformaèní analýza methyltetrofuranosidù s vyu¾itím výpoèetních metod, 35. Konference o organické, bioorganické a farmaceutické chemii þLiblice 2000\, 13{15. 11. 2000.
16
Anotace projektù
Matematické modelování nelineární
dynamiky chemických, biologických
a elektrických systémù
Mathematical Modeling of Nonlinear Dynamics of Chemical,
Biological and Electrical Systems
Øe¹itel:
Pavel Pokorný (Ústav matematiky, Vysoká ¹kola chemicko-technologická v Praze)
Anotace projektu:
Studujeme matematické modely nelineárních systémù v podobì obyèejných diferenciálních
rovnic a v podobì diferenèních rovnic. Techniky, které pou¾íváme, zahrnují: numerickou
integraci, iterace zobrazení, poèítání dynamických invariantù (zobecnìné dimenze, Ljapunovových exponentù), invariantních mno¾in (stabilní a nestabilní variety), bifurkaèních bodù
(limitní body, Hopfovy body), kontinuace (výpoèet køivek øe¹ení v závislosti na vybraném
parametru a bifurkaèních køivek v parametrickém prostoru).
Pou¾íváme vlastní software pro numerické výpoèty (easynum) a pro 2-dim grackou
prezentaci (xpplot). Software je napsán v C, je volný a je k dispozici na na¹í webové stránce.
Pro symbolické výpoèty a 3-dim prezentaci pou¾íváme komerèní software Mathematica od
rmy Wolfram Research.
Grantová podpora:
Tato práce je podporována granty GAÈR 201/98/0220 a 201/94/111 a 102/95/1091.
Literatura:
[63] POKORNÝ P.: Zig-Zag Dynamical Systems, lecture. Conference Dynamics Days 1999
Como Italy, Villa Olmo, Como 20-23 June 1999.
[64] POKORNÝ P.: Prediction and Nonlinear Dynamics, lecture. Conference Nostradamus
Prediction Workshop Zlín 7.-8.10.1999.
[65] POKORNÝ P.: Mathematical Modeling of Chemical and Biological Systems, lecture.
Biomathematical Conference AVÈR Srní 8.-9.4.2000.
[66] POKORNÝ P.: On Dynamical Systems Generated by Two or More Alternating Vector
Fields, poster. Conference Dynamics and Statistics of Complex Systems, MPI Physics
of Complex Systems, Dresden, Germany, 18.-19.5.2000.
[67] POKORNÝ P.: Dynamical Systems Generated by Two Alternating Vector Fields and
the Baker-Campbell-Hausdor formula, lecture. Conference Dynamics Days, University
of Surrey, England, 25.-29.6.2000.
[68] POKORNÝ P.: Excitable Dynamical Systems, lecture. XII Czech-Slovak-Polish Optical
Conference Wave and Quantum Aspects of Contemporary Optics Velké Losiny, 12.-15.9.
2000.
17
Anotace projektù
[69] POKORNÝ P.: Dynamical Systems and the Baker-Campbell-Hausdor formula, lecture.
Conference Nolta 2000, 17.-21.9.2000.
18
Anotace projektù
Studium optických a elektrických vlastností
lineárních konjugovaných polymerù
Study of Optical and Electrical Properties of
Linear Conjugated Polymers
Øe¹itelé:
RNDr. Petr Toman, Ph.D.,
Prof. RNDr. Stanislav Ne¹pùrek, DrSc.
(Ústav makromolekulární chemie AV ÈR, Heyrovského nám. 2, 162 06 Praha 6)
Prof. RNDr. Lubomír Skála, DrSc.
(Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy, Ke Karlovu 3, 121 16 Praha 2)
Prof. Ing. Franti¹ek Schauer, DrSc.
(Chemická fakulta Vysokého uèení technického Brno, Purkyòova 118, 612 00 Brno)
Granty:
GA ÈR 203/99/P009 (øe¹itel dr. P. Toman)
M©MT ME 270/1999 KONTAKT (øe¹itel prof. S. Ne¹pùrek)
GA AV ÈR A1050901 (øe¹itel prof. S. Ne¹pùrek)
Hlavní problematika:
Jsou studovány elektronové a konformaèní vlastnosti polymerù s a konjugovaným
hlavním øetìzcem a velkými polynukleárními aromatickými substituenty. Dùraz je kladen
na vlastnosti kvazièásticových defektù (polaronù, bipolaronù a excitonù), jejich vznik pøi
injekci náboje, stabilitu a pøenos ve vnìj¹ím elektrickém poli. Molekulární morfologie kvazièásticových defektù je teoreticky studována pomocí ab initio a semiempirických metod
kvantové chemie. Pozornost je vìnována porovnání a interpretaci experimentálních a teoretických infraèervených vibraèních spekter. Dále jsou studovány zmìny v pásové struktuøe
jednoelektronových energetických hladin spojené se vznikem kvazièásticových defektù. Na
poèítaèi IBM SP2 jsou provádìny kvantovì chemické výpoèty potøebné pro øe¹ení teoretické
èásti projektu. Z programového vybavení je pou¾íván pøedev¹ím Gaussian 98, dále pak MOPAC. V posledních dvou letech byly popsány konformace kvazièásticových defektù polysilanu. Pro polarony byly porovnány výsledky metod ROHF, UHF a B3LYP. Metodou B3LYP
byly urèeny konformace kladného a záporného polaronu na oligomerech fenyl(methyl)silanu
obsahujících a¾ 10 opakovacích jednotek. Metodou HF v kombinaci s metodou CIS byly
urèeny konformace excitonu na tomté¾ oligomeru. Výsledky byly porovnány s výsledky pro
nesubstituovaný polysilan a stanoven vliv substituentù na konformaci hlavního øetìzce oligomerù. Byl studován vliv substituentù na konformace a elektronové hustoty kvazièásticových defektù oligo(fenylen-vinylenu). Souèasnì se studiem konformací polaronù (chemicky
iontradikálù) v konjugovaných oligomerech a polymerech jsou studovány také vlastnosti
iontradikálù v systémech kovftalocyaninu.
19
Anotace projektù
Prezentace výsledkù dosa¾ených na poèítaèi SP2:
Pøíspìvky na konferencích
1. Electronic and Related Properties of Organic Solids (ERPOS8): P. Toman, S. Ne¹pùrek: Quasiparticles in conjugated polymers, èerven 1999, Szklarska Poreba, Polsko.
2. EPS 11: Trends in Physics: P. Toman: Quasiparticles in oligo[methyl(phenyl)silanes],
záøí 1999, Londýn, Velká Británie.
3. 3rd Czech-Korean Joint Symposium on Macromolecular Chemistry: P. Toman: Polarons in -conjugated oligomers, kvìten 2000, Pohang, Korea.
4. World Polymer Congress IUPAC MACRO 2000: P. Toman: Quasiparticles in conjugated polymers, èervenec 2000, Var¹ava, Polsko.
Publikace v odborných èasopisech
[70] P. TOMAN, L. SKÁLA, J. POSPÍ©IL: Quantum Mechanical Study of the Quasiparticles
in poly(p-phenylene vinylene), Bulletin de la Société des Sciences et des Lettres de Lód¾
49, 55-64 (1999).
[71] P. TOMAN: Quasiparticles in conjugated polymers, Synth. Metals 109, 259-261
(2000).
[72] P. TOMAN, S. NE©PÙREK, K. YAKUSHI: IR spectroscopy of Ni and Co phthalocyanine: Ab initio calculations for defectfree and polaron state, Solid State Commun. (in
preparation).
20
Anotace projektù
Zpracování dat v u¾ité geofyzice
(v prostøedí Matlabu)
Data Processing in Applied Geophysics
(in Matlab)
Øe¹itelé:
RNDr. Vladimír Rudajev, DrSc.,
RNDr. Jan VILHELM, CSc.
(Katedra u¾ité geofyziky, Univerzita Karlova, Albertov 6, 128 43 Praha 2)
Anotace projektu:
Projekt je zamìøen na realizaci numerických výpoètù potøebných pøi øe¹ení úloh v oblasti
aplikované geofyziky. Jde zejména o úlohy spojené s analýzou dlouhých èasových øad (hodinové odeèty ekvivalentní objemové aktivity radonu v intervalu nìkolika let), pøípadnì
velkého mno¾ství krat¹ích øad (analýza vlnových obrazù akustické emise na zatì¾ovaných
vzorcích hornin).
Grantová podpora:
Problematika studia èasových zmìn ekvivalentní objemové aktivity radonu souvisí s výzkumným zámìrem þLátkové a energetické toky ve svrchních vrstvách Zemìÿ CEZ J13/98
113100006.
Problematika studia akustické emise z horninových vzorkù souvisí s projektem GAÈR
Ohodnocení kritických napì»ovì-deformaèních stavù hornin na základì ultrazvukové emise
(laboratorní výzkum), èíslo 205/00/1143.
21
Anotace projektù
Ab initio výpoèty magnetických vlastností
fragmentù nukleových kyselin
Ab Initio Calculations of Magnetic Properties of
Nucleic Acids Fragments
Øe¹itelé projektu:
Jiøí Czernek (oddìlení speciálních a bioanalogických polymerù, Ústav makromolekulární
chemie AV ÈR, Heyrovského nám. 2, 162 06 Praha 6 { Bøevnov)
Vladimír Sklenáø (katedra teoretické a fyzikální chemie, Pøírodovìdecká fakulta Masarykovy
univerzity, Kotláøská 2, 611 37 Brno)
Anotace projektu:
Pomineme-li modelové a testovací výpoèty, lze konstatovat, ¾e se ná¹ projekt skládá ze
dvou základních jednotek. V první èásti byly provádìny ab initio geometrické optimalizace
vybraných modikovaných nukleosidù. Dùraz byl kladen na výpoèty RHF/6-31G** metodikou. Takto získaná minima byla pou¾ita pøi studiu chemických posunù [1] a spin-spinových
¹tìpících konstant [2] 2',3'-anhydrodeoxythymidinu, 2',5'-anhydrodeoxythymidinu a 3',5'anhydrodeoxythymidinu. Druhá èást se týkala výpoètù tenzorù chemického stínìní atomù
bazí a párù bazí nukleových kyselin metodikou B3LYP-GIAO/TZ2P a studia tenzoru magnetické susceptibility párù bazí nukleových kyselin pøístupem B3LYP-CSGT/TZ2P. Vypoètené tenzory chemického stínìní byly detailnì analyzovány [3], [4]. Byly rovnì¾ vypoèteny
tenzory chemického stínìní vybraných atomù nukleosidù vyskytujících se v RNA a pou¾ity
pøi simulacích úèinnosti nìkterých typù NMR experimentù [5]. Z programového vybavení
Centra jsme pou¾ívali pouze GAUSSIAN94.
Grantová podpora:
GA ÈR 203/96/1513, 203/99/0311, 203/99/0576 M©MT VS96095, J07/98:143100005
[73] J. CZERNEK, V. SKLENÁØ: Ab Initio Calculations of 1H and 13 C Chemical Shifts in
Anhydrodeoxythymidines, J. Phys. Chem. A 103, 4089-4093 (1999).
[74] J. CZERNEK, J. LANG, V. SKLENÁØ: Ab Initio Calculations of Spin-Spin Coupling
Constants in Anhydrodeoxythymidines, J. Phys. Chem. A 104, 2788-2792 (2000).
[75] J. CZERNEK, R. FIALA, V. SKLENÁØ: Hydrogen Bonding Eects on the 15 N and 1H
Shielding Tensors in Nucleic Acid Base Pairs, J. Magn. Reson. 145, 142-146 (2000).
[76] J. CZERNEK: An Ab Initio Study of Hydrogen Bonding Eects on the 15 N and 1H Chemical Shielding Tensors in the Watson{Crick Base Pairs, J. Phys. Chem. A v recenzním
øízení.
[77] R. FIALA, J. CZERNEK, V. SKLENÁØ: Transverse relaxation optimized tripleresonance NMR experiments for nucleic acids, J. Biomol. NMR 16, 291-302 (2000).
22
Anotace projektù
Vývoj estetické a úsporné mostní
konstrukce pro mìstské a dálnièní viadukty
Development of an Aesthetical and an Economical Bridge
Structure for Municipal and Highway Bridges
Zodpovìdný øe¹itel:
Prof. Ing. Jiøí Stráský, CSc.
(VUT v Brnì, Fakulta stavební, Ústav betonových a zdìných konstrukcí,
Údolní 53, 662 42 Brno)
Výpoèty provedli:
Ing. Petr Hradil,
Ing. Jan Pìnèík
(VUT v Brnì, Fakulta stavební, Ústav stavební mechaniky, Veveøí 95, 662 37 Brno)
Anotace projektu:
Souèástí výzkumného projektu MPO ÈR FB - CV/69/98 þVývoj estetické a úsporné mostní
konstrukce pro mìstské a dálnièní viadukty\ bylo provedení analýzy mezní únosnosti nosné
konstrukce mostu pøes ulici Mikulá¹skou v Plzni. K analýze mezní únosnosti nosné konstrukce byl pou¾it programový systémem ANSYS. Tento výpoèetní systém umo¾òuje provádìt analýzu konstrukcí za pøedpokladu lineárního i nelineárního chování materiálù, postupu
výstavby apod. Nosná konstrukce mostu byla modelována podle výkresové dokumentace
jako spojitá, pøedpjatá, segmentová konstrukce s monolitickou spøa¾enou horní deskou. Jeliko¾ se jedná o segmentovou konstrukci, tak vlivem pou¾itého zpùsobu výstavby vznikají
mezi segmenty spáry, které jsou vyplnìné lepidlem, jejich¾ vliv byl do výpoètu také zahrnut.
Grantová podpora:
Výzkumný projekt MPO ÈR FB - CV/69/98
Publikované výsledky od roku 1999:
[78] HRADIL, P., PÌNÈÍK, J.: Upøesnìná prostorová analýza segmentu a nosné konstrukce
{ pøedbì¾ná zpráva za rok 1998, dílèí zpráva výzkumného projektu MPO ÈR FB CV/69/98, Ústav betonových a zdìných konstrukcí, FAST, VUT v Brnì, 1998 (výzkumná zpráva).
[79] HRADIL, P., PÌNÈÍK, J.: Analýza mezní únosnosti nosné konstrukce mostu pøes ulici
Mikulá¹skou, Plzeò, závìreèná zpráva za rok 2000 výzkumného projektu MPO ÈR FB
- CV/69/98, Ústav betonových a zdìných konstrukcí, FAST, VUT v Brnì, 2000 (výzkumná zpráva).
[80] HRADIL, P., PÌNÈÍK, J.: Analysis of Prestressed Segmental Bridge, ANSYS Solution
magazine, Canonsburg, USA, 2000 (èlánek v èasopise).
23
Anotace projektù
[81] PÌNÈÍK, J., HRADIL, P.: Analýza mezní únosnosti nosné konstrukce mostu pøes ulici
Mikulá¹skou, Plzeò, dílèí zpráva za rok 1999 výzkumného projektu MPO ÈR FB CV/69/98, Ústav betonových a zdìných konstrukcí, FAST, VUT v Brnì, 1999 (výzkumná zpráva).
[82] PÌNÈÍK, J., HRADIL, P., SCHMID, P.: Analýza nosné konstrukce mostu pøes ulici
Mikulá¹skou v Plzni, sborník pøedná¹ek, 7. ANSYS Users' Meeting ÈR a SR, Èejkovice,
1999 (èlánek na konferenci).
[83] PÌNÈÍK J., HRADIL P.: Analýza nosné konstrukce mostu pøes ulici Mikulá¹skou
v Plzni, sborník konference, XI. mezinárodní vìdecká konference, FAST, VUT v Brnì,
1999 (èlánek na konferenci).
24
Anotace projektù
Optimalizace deskového tlumièe
¾eleznièních kol
za úèelem sní¾ení vyzaøování hluku do okolí
Optimization of Sandwich Dampers the Railway Wheel Set
for Decreasing of Sound Radiation
Øe¹itelé:
Doc. Ing. Petr Horyl, CSc., Ing. Jan Szweda
(Katedra mechaniky, Fakulta strojní, V©B-Technická univerzita Ostrava)
Anotace projektu:
Se zvy¹ujícími se rychlostmi vlakových souprav na superrychlých koridorech, vzniká zákonitì po¾adavek sni¾ování negativních vlivù na ¾ivotní prostøedí. Ji¾ dlouhou dobu je mezi
silnì negativnì pùsobícími vlivy na ¾ivotní prostøedí øazena úroveò hluku. Numerická simulace podmínek vyzaøování hluku ¾eleznièních kol, mù¾e podstatnou mìrou ovlivnit hodnoty
vyzaøování hluku celé jedoucí soupravy, ponìvad¾ jde o prvek, který je v bezprostøedním
kontaktu s podlo¾kou (kolejnicí). Kmitání ¾eleznièního kola je neoddìlitelnì spjato s jeho
provozem a ka¾dý kmitající systém vyzaøuje zvukové vlny. Snahou øe¹itelù je, toto vlnìní
podstatnì sní¾it ji¾ pøímo na ¾eleznièním kole.
Prostøedkem pro dosa¾ení uvedených cílù je metoda poèítaèového modelování, konkrétnì jde o praktické u¾ití numerických metod, speciálnì pak o metodu koneèných a hranièních prvkù. Výhodou pro uvedené numerické simulace je mo¾nost, srovnat alespoò èást
výsledkù s výsledky experimentálních mìøení na ¾eleznièních kolech a celých dvojkolí. Numerické experimenty vyu¾ívají programový systém ANSYS.
Bìhem roku 2000 se numerické modelování soustøedilo na získání odezvy na axiální
buzení ¾eleznièního kola v rozsahu frekvencí 200 a¾ 5200 Hz. Jsou srovnávány rezonanèní
køivky úrovnì akustického tlaku v nìkolika bodech nad kolem a to v rovinì kola. Pro rùzné
hodnoty vnitøního tlumení vrstev sendvièových deskových tlumièù je snahou zmen¹it úroveò
akustického tlaku v celém po¾adovaném frekvenèním pásmu. Nejkomplikovanìj¹í úlohou je
simulace rázového buzení ¾eleznièního kola pádem kulièky s následným zji¹tìním prùbìhu
hodnot akustického kmitání ve vybraných bodech. Numerický model ¾eleznièního kola, jeho
tlumièe a okolního vzduchu je popsán nesymetrickými maticemi øádu 40 tisíc. Rázová úloha
vèetnì þdokmitávání\ systému je øe¹ena metodou Newmarkovou (jedna z metod pøímé integrace pohybových rovnic) a èasový krok bìhem rázu je nutno volit øádovì kolem jedné
mikrosekundy. Èasové nároky na jeden výpoèet alespoò do èasu 3 milisekund jsou tedy
znaèné. Výpoèty bì¾nì trvají týden a¾ deset dnù. Jestli¾e bìhem této doby dojde k jakémukoliv výpadku servrù resp. sí»ového spojení mezi Ostravou a Prahou je bohu¾el nutné
výpoèet spustit znovu. Tyto dlouhé výpoèetní èasy byly jedním z dùvodù, proè jsme zaèali
vyu¾ívat slu¾eb výpoèetního støediska ÈVUT Praha.
V øe¹ení se dále pokraèuje s cílem zaèít v pøí¹tím roce s vlastními optimalizaèními
úlohami konstrukèního provedení tlumièù.
25
Anotace projektù
Teoretické studium struktury a dynamiky
malých iontových a neutrálních klastrù
vzácných plynù
Theoretical Study of Structure and Dynamics of Small
Rare Gas Ionic and Neutral Clusters
Øe¹itelé:
René Kalus, Daniel Hrivòák (Katedra fyziky, Pøírodovìdecká fakulta, Ostravská univerzita,
30. dubna 22, Ostrava 1, 703 00)
Anotace projektu:
Projekt patøi svým zamìøením do oblasti chemické fyziky. Zabývá se teoretickým studiem
malých iontových (Rg+n ) a neutrálních (Rgn) homogenních klastrù vzácných plynù. V souèasné dobì jsou zkoumány neutrální klastry v¹ech tì¾¹ích vzácných plynù (neon { xenon)
a iontové klastry argonu a xenonu.
Pozornost je soustøedìna zejména na následující problémy:
1. Geometrická a elektronová struktura iontových klastrù argonu a xenonu.
2. Absorpèních spektra iontových klastrù argonu a xenonu a jejich porovnání s experimentálními daty.
3. Dynamika izomerizaèních procesù v iontových klastrech argonu.
4. Femtosekundová dynamika procesù probíhajících v elektronových oblacích iontových
klastrù argonu.
5. Geometrická struktura neutrálních klastrù vzácných plynù.
6. Fázové pøechody v neutrálních klastrech vzácných plynù.
Povrchy potenciální energie (PES) neutrálních klastrù vzácných plynù jsou konstruovány jako sumy párových a nejvýznamnìj¹ích trojèásticových pøíspìvkù, vyu¾ívány jsou
velmi pøesné semiempirické párové potenciály Azizovy a poruchové formule (DDD, DDQ
atd.) pro trojèásticové pøíspìvky. K výpoètu PES iontových klastrù je pou¾ívána semiempirická metoda diatomics-in-molecules (DIM), která spoèívá v rozkladu Hamiltoniánu systému
na souèet párových pøíspìvkù (zde pou¾íváme velmi pøesná ab initio data Gadeova a Paidarové) jednotlivých dvojic atomù v klastru a v pou¾ití speciální báze pøíslu¹ného Hilbertova
prostoru. Pro zpøesnìní výsledkù je ov¹em nutné metodu modikovat doplnìním dal¹ích
èlenù, reprezentujících nìkteré významné trojèásticové interakce a také spin-orbitální interakci, její¾ význam stoupá se zvìt¹ujícím se atomovým èíslem studovaného vzácného plynu.
Grantová podpora:
{ Grant IGS Ostravské univerzity è. 002/1999: Studium dynamiky srá¾ek malých iontových clusterù vzácných plynù metodou HWD.
26
Anotace projektù
{ Grant IGS Pøírodovìdecké fakulty Ostravské Univerzity è. 3734/1999: Studium struktury klastrù vzácných plynù metodou DIM.
{ Grant IGS Ostravské univerzity è. 004/2000: Studium vlastností malých clusterù vzácných plynù metodou Monte Carlo a molekulární dynamiky.
[84] KALUS R.: Collisions of noble gas dimers with monomers: A classical trajectory study,
J. Chem. Phys. 110 (1999) 3856.
[85] HRIVÒÁK, D.: The equilibrium structures of Ar+n clusters (n=3{6), Acta Facultatis
Rerum Naturalium Universitatis Ostraviensis, Physica - Chemia, 7/183, Ostrava, 1999.
[86] KALUS, R.: Energy and angular momentum transfer in collisions involving noble gas
dimers and monomers, Acta Facultatis Rerum Naturalium Universitatis Ostraviensis,
Physica - Chemia, 7/183, Ostrava, 1999.
[87] HRIVÒÁK, D., KALUS, R., PA©KA, P.: Diatomics-in-molecule calculations on Arn+
clusters. On the role of accuracy of ab initio inputs. Triangle Meeting, Opava, 1999.
[88] R. KALUS: Kinetics of collision processes in dilute noble gases, Collect. Czech. Chem.
Commun. 65 (2000) 141-160.
[89] D. HRIVÒÁK AND R. KALUS: Intra-cluster transitions in small Ar+n cations, Chem.
Phys., pøijato k publikaci
27

Paraleln algoritmy pro anal zu konstrukc a materi l

Transkript

Podobné dokumenty

více informaci zde

Arti zots

Projekt EU Transformace Zrod společné kultury v severních

LINGUA E TRADUZIONE - LINGUA CECA III Prof.ssa Božena

Propagační brožura CZ

fronte VR 38 EUROPE - Viroplastic CZ, as

Letiště květen 2016

Diagnostické a terapeutické přístupy

Skotntzralost

TRADUZIONE LETTERARIA - LINGUA CECA II LS Prof. Annalisa