Алгоритм отыскания параметров уравнений состояния на основе метода роя частиц

Обложка
  • Авторы: Боярских К.А.1,2, Хищенко К.В.1,2,3
  • Учреждения:
    1. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Объединенный институт высоких температур Российской академии наук»
    2. Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)»
    3. Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)»
  • Выпуск: Том 88, № 9 (2024)
  • Страницы: 1432–1437
  • Раздел: Физика конденсированного состояния вещества
  • URL: https://cijournal.ru/0367-6765/article/view/681829
  • DOI: https://doi.org/10.31857/S0367676524090146
  • EDN: https://elibrary.ru/ODDTFV
  • ID: 681829

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Изучена алгоритмизация отыскания параметров уравнений состояния. В основу предложенного алгоритма положен оптимизационный метод роя частиц (particle swarm optimization), который применен к трем простым моделям на основе уравнения Ван-дер-Ваальса (в форме зависимости давления от удельного объема и температуры) и двух его модификаций.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

К. А. Боярских

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Объединенный институт высоких температур Российской академии наук»; Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)»

Автор, ответственный за переписку.
Email: boyarskikh.ka@phystech.edu
Россия, Москва; Долгопрудный

К. В. Хищенко

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Объединенный институт высоких температур Российской академии наук»; Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)»; Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)»

Email: boyarskikh.ka@phystech.edu
Россия, Москва; Долгопрудный; Челябинск

Список литературы

  1. Kennedy J., Eberhart R. // Proc. IEEE Int. Conf. Neural Networks. V. 4. (Perth, 1995). P. 1942.
  2. Eberhart R., Kennedy J. // Proc. VI Int. Symp. «Micro Machine and Human Science» (Nagoya, 1995). P. 39.
  3. Cleghorn C.W., Engelbrecht A. // Proc. IEEE Congr. Evolutionary Computation (Vancouver, 2016). P. 447.
  4. Banks A., Vincent J., Anyakoha C. // Nature Comput. 2007. V. 4. No. 6. P. 467.
  5. van der Waals J.D. On the continuity of the gaseous and liquid states. Leiden, 1873.
  6. van der Waals J.D. Nobel lectures. Physics 1901–1921. Amsterdam: Elsevier, 1967. P. 254.
  7. Ликальтер А.А. // УФН. 2000. Т. 170. № 8. С. 831; Likal’ter A.A. // Phys. Usp. 2000. V. 43. No. 8. P. 777.
  8. Kаплун А.Б., Мешалкин А.Б. // ТВТ. 2003. Т. 41. № 3. С. 373; Kaplun A.B., Meshalkin A.B. // High Temp. 2003. V. 41. No. 3. P. 319.
  9. Kupershtokh A.L., Medvedev D.A., Karpov D.I. // Comp. Math. Appl. 2009. V. 58. P. 965.
  10. Kормер С.Б., Урлин В.Д., Попова Л.Т. // ФТТ. 1961. Т. 3. № 7. С. 2131; Kormer S.B., Urlin V.D., Popova L.T. // Sov. Phys. Solid State. 1961. V. 3. No.7. P. 1547.
  11. Альтшулер Л.В., Брусникин С.Е., Кузьменков Е.А. // ПМТФ. 1987. № 1. С. 134; Al’tshuler L.V., Brusnikin S.E., Kuz’menkov E.A. // J. Appl. Mech. Tech. Phys. 1987. V. 28. No. 1. P. 129.
  12. Альтшулер Л.В., Брусникин С.Е. // ТВТ. 1989. Т. 27. № 1. С. 42; Al’tshuler L.V., Brusnikin S.E. // High Temp. 1989. V. 27. No. 1. P. 39.
  13. Levashov P.R., Fortov V.E., Khishchenko K.V., Lomonosov I.V. // AIP Conf. Proc. 2000. V. 505. P. 89.
  14. Ткаченко С.И., Хищенко К.В., Воробьев В.С. и др. // ТВТ. 2001. Т. 39. № 5. С. 728; Tkachenko S.I., Khishchenko K.V., Vorob’ev V.S. et al. // High Temp. 2001. V. 39. No. 5. P. 674.
  15. Levashov P.R., Fortov V.E., Khishchenko K.V., Lomonosov I.V. // AIP Conf. Proc. 2002. V. 620. P. 71.
  16. Lomonosov I.V., Fortov V.E., Khishchenko K.V., Leva-shov P.R. // AIP Conf. Proc. 2002. V. 620. P. 111.
  17. Fortov V.E., Lomonosov I.V. // Open Plasma Phys. J. 2010. V. 3. P. 122.
  18. Khishchenko K.V. // J. Phys. Conf. Ser. 2015. V. 653. Art. No. 012081.
  19. Minakov D.V., Paramonov M.A., Levashov P.R. // Phys. Rev. B. 2018. V. 97. No. 2. Art. No. 024205.
  20. Cавватимский А.И. // Изв. РАН. Сер. физ. 2018. Т. 82. № 4. С. 414; Savvatimskiy A.I. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2018. V. 82. No. 4. P. 359.
  21. Oнуфриев С.В. // Изв. РАН. Сер. физ. 2018. Т. 82. № 4. С. 430; Onufriev S.V. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2018. V. 82. No. 4. P. 372.
  22. Kоваль С.В., Кускова Н.И., Ткаченко С.И. // ТВТ. 1997. Т. 35. № 6. С. 876; Koval S.V., Kuskova N.I., Tkachenko S.I. // High Temp. 1997. V. 35. No. 6. P. 863.
  23. Seydel U., Kitzel W. // J. Physics. F. 1979. V. 9. No. 9. P. L153.
  24. Berthault A., Arles L., Matricon J. // Int. J. Thermophys. 1986. V. 7. No. 1. P. 167.
  25. Hixson R.S., Winkler M.A. // Int. J. Thermophys. 1990. V. 11. No. 4. P. 709.
  26. Kрупников К.К., Бражник М.И., Крупникова В.П. // ЖЭТФ. 1962. Т. 42. № 3. С. 675; Krupnikov K.K., Brazhnik M.I., Krupnikova V.P. // Sov. Phys. JETP. 1962. V. 15. No. 3. P. 470.
  27. Алексеев Ю.Л., Ратников В.И., Рыбаков А.П. // ПМТФ. 1971. Т. 12. № 2. С. 101; Alekseev Yu.L., Ratnikov V.P., Rybakov A.P. // J. Appl. Mech. Tech. Phys. 1971. V. 12. No. 2. P. 257.
  28. Баканова А.А., Дудоладов И.П., Сутулов Ю.Н. // ПМТФ. 1974. № 2. С. 117; Bakanova A.A., Dudoladov I.P., Sutulov Y.N. // J. Appl. Mech. Tech. Phys. 1974. V. 15. No. 2. P. 241.
  29. Трунин Р.Ф., Симаков Г.В., Сутулов Ю.Н. и др. // ЖЭТФ. 1989. Т. 96. № 3. С. 1024; Trunin R.F., Simakov G.V., Sutulov Yu.N. et al. // JETP. 1989. V. 69. No. 3. P. 580.
  30. Трунин Р.Ф., Гударенко Л.Ф., Жерноклетов М.В., Симаков Г.В. Экспериментальные данные по ударно-волновому сжатию и адиабатическому расширению конденсированных веществ. Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2006.
  31. Гударенко Л.Ф., Гущина О.Н., Жерноклетов М.В. и др. // ТВТ. 2000. Т. 38. № 3. С. 437; Gudarenko L.F., Gushchina O.N., Zhernokletov M.V. et al. // High Temp. 2000. V. 38. No. 3. P. 413.
  32. Топор О.И., Белов А.А., Бородачев Л.В. // Изв. РАН. Сер. физ. 2022. Т. 86. № 11. С. 1586; Topor O.I., Belov A.A., Borodachev L.V. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2022. V. 86. No. 11. P. 1320.
  33. Cухарева О.М., Чушнякова М.В., Гончар И.И., Климочкина А.А. // Изв. РАН. Сер. физ. 2021. Т. 85. № 5. С. 662; Sukhareva O.M., Chushnyakova M.V., Gontchar I.I., Klimochkina A.A. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2021. V. 85. No. 5. P. 508.
  34. Cazzaniga P., Nobile M.S., Besozzi D. // Proc. IEEE Conf. Computational Intelligence in Bioinformatics and Computational Biology (Niagara Falls, 2015). P. 1.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Иллюстрация работы алгоритма на основе метода роя частиц. По осям отложены параметры уравнения M1. Черные кружочки показывают положение частиц при t = 0, красный квадратик – при t = 728 (частицы сошлись в одну точку с требуемой точностью). Зеленый крестик определяет положение глобального минимума функционала при t = 728. Проиллюстрирован тот факт, что за время работы алгоритма оптимум достигнут.

Скачать (18KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Число итераций NT (за время работы алгоритма) и достигаемое наименьшее отклонения от экспериментальных данных δρ (5) в зависимости от числа частиц NI. По оси абсцисс отложено число частиц NI.

Скачать (18KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Ударные адиабаты (H1–H6) и изоэнтропы разгрузки (S1 и S2) для образцов вольфрама с исходной плотностью ρ00 = 4.60 (H1), 5.50, 6.64, 8.87 (S1, S2), 10.59 и 13.36 г∙см−3 ρ00 = 13.36 (H1), 10.59, 8.87 (S1, S2), 6.64, 5.50, и 4.60 г∙см−3 (H6); маркеры – экспериментальные данные (P0, P3, P5, P6, P9, K3 – [29]; P1, P5 – [30]; P2, P8, K2 – [28]; P7, K1 – [27]; R1, R2 – [31]), из которых часть (K1, K2, K3) выходят за пределы области V > b. Изоэнтропы S1 и S2 соответствуют массовой скорости на ударной адиабате U = 2.7 и 3.11 км∙с−1; лиловые, фиолетовые и голубые линии – результаты расчетов изоэнтроп по моделям M1, M2 и M3 соответственно с учетом образования двухфазной смеси жидкость–пар (сплошные линии) и метастабильных однофазных состояний (штриховые линии).

Скачать (21KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024