О применении метода случайного поиска к задаче случайной упаковки твёрдых частиц для моделирования структуры смесевого твёрдого топлива

 pdf (181K)

В работе представлена постановка задачи случайной упаковки твёрдых частиц в пространстве в виде минимизации целевой функции, являющейся мерой пересечений подобластей (представляющих частицы и запрещённые области) в R3; при этом желаемые особенности упаковки учитываются дополнительным слагаемым в целевой функции. Предложен новый алгоритм упаковки на основе метода случайного поиска, в котором оценка новой конфигурации частиц производится после каждого перемещения, а сами частицы увеличивают свой размер от начального до заданного по мере устранения пересечений между ними. Данный алгоритм сопоставлен с алгоритмом вязкой суспензии для случая упаковки равновеликих сфер в периодическом кубе; при плотности упаковки φ < 0,55 алгоритм случайного поиска формирует упаковки с меньшим количеством и размером кластеров частиц, в более плотных упаковках различия незначительны. Также показан пример формирования упаковки с особенностью в виде смещения частиц вплотную к твёрдой границе.

Ключевые слова: твёрдые сферы, твёрдые частицы, упаковка, случайный поиск, структура смесевого твёрдого топлива.
Цитата: Вестник Удмуртского университета. Математика. Механика. Компьютерные науки, 2012, вып. 2, с. 106-113
DOI: 10.20537/vm120210

On the application of random searching for the hard particles packing problem for composite solid propellant structure modeling

 

The paper presents a problem statement for random hard particles packing as minimization of an objective function that is the measure of overlapping of R3 subdomains representing particles and forbidden zones, with desired pack characteristics being accounted for by an additional summand in the objective function. A new algorithm based on the random search approach is proposed; it assesses a new particles configuration after each movement, and particles grow from an initial to full size as overlaps being removed. This algorithm is matched with the viscous suspension algorithm for the case of packing equal-sized spheres in a periodic cube. For packing fractions φ < 0,55 the random search algorithm yields packs with fewer and smaller particle clusters than the viscous suspension one, in denser packs differences are insignificant. An example of creating a pack with the feature that particles are shifted closely to the solid boundary is shown as well.

 

Keywords: hard spheres, hard particles, packing, random searching, composite solid propellant structure.
Citation in English: Bulletin of Udmurt University. Mathematics, Mechanics, Computer Science, 2012, issue 2, pp. 106-113

Журнал индексируется в Web of Science (Emerging Sources Citation Index)

Журнал индексируется в Scopus

Журнал входит в базы данных zbMATH, MathSciNet

Журнал включен в базу данных Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science

Журнал включен в перечень ВАК.

Электронная версия журнала на Общероссийском математическом портале Math-Net.Ru.

Журнал включен в Crossref