Главная » Страницы » Лаборатория вычислительной математики и математического моделирования

Лаборатория вычислительной математики и математического моделирования

Заведующий лабораторией вычислительной математики и математического моделирования

Жакебаев Даурен Бакытбекулы

доктор Ph.D, доцент

 Автор более 60 научных работ, опубликованных в ведущих журналах Республики Казахстан и дальнего зарубежья (количество статей, опубликованных в изданиях, входящий в базы данных ThomsonReuters – 6, Scopus – 7; индекс Хирша – 1.). Имеет 1 монографию.Под его руководством защищены 2 докторские PhD диссертация и около 20 магистерских диссертаций. Жакебаев Д.Б. имеет внедрение результатов научно-исследовательской работы в производственный процесс (НИЦ Ғарыш-Экология акт № 01-13/711 от 6 ноября 2013 года), а также акт внедрения завершенной исследовательской работы в учебный процесс. В настоящее время является руководителем 2 научно-исследовательских проектов и ответственным исполнителем 4 проектов. Отечественный руководитель 4 докторантов PhD, разработчик основных учебных планов и программ для специальности «Математическое и компьютерное моделирование», в частности, программы двудипломного образования с британским университетом, KeeleUniversity. Осуществляет совместные научные исследования с Институтом вычислительных технологий РАН (Россия), RWTH Aachen (Германия), Университетом Далавера (США). На основе хоздоговора с РГП «НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР «ҒАРЫШ-ЭКОЛОГИЯ» реализует проект «Разработка программного комплекса моделирования динамики облака, образовавшегося при наземном взрыве ракеты-носителя». Является обладателем гранта «Лучший преподаватель ВУЗа за 2014 год». Научные исследования относятся к теории турбулентности, математического моделирования и организации высокопроизводительных вычислений.

Деятельность лаборатории:

Для современного мира математическое и компьютерное моделирование– это важнейший инструмент реализации сложнейших задач физики, механики, химии, экологии, экономики, биологии, медицины и других отраслей. Мировые тенденции показывают, что в эру развития кластерных систем, высокопроизводительных вычислений, интенсификации научных знаний и научного прогресса стало возможным производить расчёт интенсивности и масштабов загрязнения Земли, изменения климатических условий, загрязнения атмосферы, оценки влияния физических полей на углеводородное или иное сырьё, деформации различных установок, облакообразование, землетрясения, создание геоинформационных систем и другого на основе применения самых точных математических методов, физических законах при использовании адаптированного к 3D-визуализации программного обеспечения, предоставляя качественный анализ изучаемого явления. Математическое моделирование сегодня – это один из самых дешёвых средств для оценки, управления или оптимизации отдельно взятого процесса, смело заменяющий дорогостоящий эксперимент.

В рамках деятельности лаборатории осуществляются исследования по таким направлениям, как:

  • математическое моделирование природных явлений (математическое моделирование переноса примеси в атмосфере, моделирование торнадо, математическое моделирование экологических процессов – физико-математические методы решения задач механики реагирующих сред; детерминированно-вероятностные модели прогноза природных и техногенных катастроф; проблема прогнозирования движения и распределения опасных космических объектов естественного и искусственного происхождения; влияние природных и техногенных пожаров на города и поселки; принципы, методы и технические средства экологического мониторинга природных комплексов и геотехнических систем; физико-химические основы и методы контроля загрязненности сред и их регенерации; методологии риск-анализа, новых вычислительных технологий и искусственного интеллекта для оценки экологической безопасности различных промышленных производств);
  • математическое моделирование воздействия внешних полей на кинетику углеводородной смеси (исследование влияния электрического поля на динамику движения неньютоновской жидкости с учетом химической реакции; разработка  математических моделей электрического воздействия на углеводородную жидкость с целью разработки эффективных устройств для получения легких фракций нефти;  разработка конструкций и изготовление лабораторной установки комплексного (механоактивационного и акустического) воздействия на углеводородные смеси; разработка методики и проведение экспериментальных исследований по комплексному воздействию на углеводородные смеси с использованием лабораторной установки).
  • вычислительная гидродинамика, моделирование аэродинамических процессов (моделирование гидродинамических процессов, движение крови в организме человека, вопросы обтекания физических объектов, проблемы моделирования тепломассопереноса в различных технических и природных объектах, решение задач аэрокосмической промышленности);
  • высокопроизводительные вычисления (разработка параллельных вычислительных алгоритмов для трехмерных математических моделей физических процессов и явлений; адаптация последовательного кода к реализации на вычислительном кластере);
  • математическое моделирование химических и биологических процессов;
  • моделирование экономических процессов и др.

Лаборатория имеет достаточное материально-техническое оснащение для проведения научных исследований и готова к приему заказов на реализацию задач математического моделирования физических, химических, биологических, медицинских, экологических, экономических и других процессов на договорной основе.

 

ПРИГЛАШАЕМ ПРЕДПРИЯТИЯ И ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ ОРГАНИЗАЦИИ К СОТРУДНИЧЕСТВУ.

Проекты выполненные в лаборатории вычислительной математики и математического моделирования НИИ ММ за период 2012-2014 год.

Направление научного проекта: «Интеллектуальный потенциал страны».

  1. Проект: «Разработка и обоснование приближенных методов решения коэффициентной обратной задачи в процессе распространения влаги в многослойной области».

Ключевые слова: прямая задача, сопряженная задача, уравнения переноса влаги, коэффициент влагопроводности, итерационный процесс, математическая модель, минимизирующая последовательность

Руководитель проекта: Рысбайулы Б., д.ф.-м.н., профессор.

  1. Проект: «Исследования методом математического моделирования переноса в атмосферном воздухе техногенных нагрузок для комплексной оценки состояния природной среды (атмосферный воздух, водная среда и почвенный покров)».

      Ключевые слова: исследования методом математического моделирования переноса в атмосферном воздухе техногенных нагрузок для комплексной оценки состояния природной среды (атмосферный воздух, водная среда и почвенный покров)

      Руководитель проекта: Айдосов А., д.ф.-м.н., профессор.

  1. Проект: «Математические вопросы динамики несжимаемой жидкости и изучение эффективных алгоритмов численного решения задач гидродинамики».

                  Ключевые слова: тепловая конвекция, фиктивная область, обобщенное решение, априорные оценки, сплошная среда, скорости сходимости, численное решение, разностное уравнение, несжимаемая жидкость, уравнения навье-стокса, обратная задача.

                  Руководитель проекта: Данаев Н.Т., д.ф.-м.н., профессор.

  1. Проект: «Разработка развитие современных численных методов решения обратных и некорректных задач математической физики».

Ключевые слова: обратная задача, уравнение лапласа, уравнение акустики, уравнение гельмгольца, уравнения стокса, уравнения гельфанда-левитана, градиентный метод, разностные схемы, метод годунова, метод послойного пересчета, метод ландвебера, метод наискорейшего спуска, метод сингулярного разложения, метод сопряженных градиентов, метод квадратного корня.

Руководитель проекта: Бектемесов М.А., д.ф.-м.н., профессор.

  1. Проект: «Математическое и численное моделирование процессов фильтрации жидкости в пористой среде».

Ключевые слова: теория фильтрации, многофазное течение, поверхностно-активные вещества, фильтр, большие расходы.

Руководитель проекта: Мухамбетжанов С.Т., д.ф.-м.н., профессор.

  1. Проект: «Моделирование и синтез модульных образовательных программ кредитной системы обучения».

Ключевые слова: кредит, кредитная технология, бакалавр, специальность, динамическое программирование, анкета, эксперт, анализ, синтез

Руководитель проекта: Сагиндыков К.М. – к.ф.-м.н. доцент.

  1. Проект: «Моделирование процесса образования сажи в углеводородных пламенах».

Ключевые слова: численная реализация, кинетическая модель, сажеобразование, пцау – полициклические ароматические углероды, углеводороды, кинетика, сажеобразующие пламена, пропан, бензол, зародышеобразование.

Руководитель проекта: Урмашев Б.А. – к.ф-м.н.доцент.

Тематический план научно-исследовательских работ лаборатории вычислительной математики и математического моделирования ДГП НИИ математики и механики РГП КазНУ им. аль-Фараби на 2013-2015 год.

Направление научного проекта: «Интеллектуальный потенциал страны».

  1. Проект: «Экономико-математическое моделирование системы оценки страховых рисков». № госрегистрации – 0113РК00918

Научные и практические  результаты: Разработаны новые экономико-математические модели и методы как инструменты теории оценивания страховых рисков, а также к анализу границ применения известных подходов в условиях учета некоторых специфических особенностей страховых рисков в РК. Наряду с достижением высокого уровня фундаментальности разработанных моделей и методов они  пригодны для использования в соответствии с законодательством РК в качестве основы для создания практических методик принятия решений, основанных на количественных расчетах. Полученные модели и методы  также используются в программе подготовки актуариев.

Руководитель проекта: Сихов М.Б., д.ф.-м.н. России ИПС

Тематический план научно-исследовательских работ лаборатории вычислительной математики и математического моделирования ДГП НИИ математики и механики РГП КазНУ им. аль-Фараби на 2015-2017 год.

Направление научного проекта: «Интеллектуальный потенциал страны».

  1. Проект: «Теория и численные методы решения обратных и некорректных задач естествознания». № госрегистрации – 0115РК00759

Ожидаемые научные и практические  результаты: Будет разработан численный метод  решения задачи продолжения для уравнений Стокса. Будут разработаны  новые эффективные численные методы решения аналогов уравнений Гельфанда-Левитана для одномерных и  многомерных обратных задач гиперболического типа. Будут изучены основные свойства дискретных  аналогов уравнения Гельфанда-Левитана для многомерных обратных задач гиперболического типа. Будут исследованы обратные задачи в медицине, иммунологии, эпидемиологии и фармакокинетике.  Будут сформулированы постановки обратных задач и разработаны численные методы для решения рассматриваемых задач.

Руководитель проекта: Бектемесов Мактагали Абдимажитович., д.ф.-м.н., профессор.

  1. Проект: «Разработка теоретических основ и создание прототипа облачной информационно-вычислительной системы для автоматизированной генерации химических моделей описывающих горение реальных топлив». № госрегистрации – 0115РК00770.

Научные и практические  результаты: Разработана архитектура информационно-вычислительной системы для автоматизированной генерации, оптимизации и валидации предсказательных моделей горения реальных топлив с учетом использования облачных и высокопроизводительных вычислительных систем. Реализован массивно-параллельный кинетический солвер для моделирования кинетики процессов горения реальных топлив с использованием гетерогенных распределенных вычислительных систем. Разработан эффективный алгоритм автоматической генерации кинетических схем для описания процессов горения углеводных топлив. Оценена эффективность и разработан алгоритм применения детерминированных, стохастических и гибридных методов решения обратной задачи и задачи оценки распространения неопределенностей при многоуровневом моделировании в приложении к химической кинетике процессов горения. Реализован прототип “облачного” сервиса генерации предсказательных моделей горения реальных топлив и подготовки кинетических данных для многомерных гидродинамических расчетов на основе информационной системы PrIMe.

Руководитель проекта: Урмашев Байдаулет Амантаевич., к.ф-м.н., доцент.