Вычислительная инженерия

Моделирование экспериментального двигателя

Вычислительная наука и инженерия (CSE ) относительно новая дисциплина, которая занимается разработкой и применением вычислительных моделей и моделирования, часто в сочетании с высокопроизводительными вычислениями, для решения сложных физических проблем, возникающих при инженерном анализе и проектировании (вычислительная инженерия) а также природные явления (вычислительная техника ). CSE был описан как «третий способ открытия» (после теории и экспериментов).

Во многих областях компьютерное моделирование важно для бизнеса и исследований. Компьютерное моделирование дает возможность вводить поля, которые либо недоступны для традиционных экспериментов, либо в которых проведение традиционных эмпирических исследований является чрезмерно дорогостоящим. CSE не следует путать с чистой информатикой или с компьютерной инженерией, хотя в CSE используется обширная область первой (например, определенные алгоритмы, структуры данных, параллельное программирование, высокопроизводительные вычисления), и некоторые проблемы в последнем могут быть смоделированы и решены с помощью методов CSE (как прикладная область).

Обычно предлагается как магистерская или докторская программа.

• 1 Методы
• 2 Приложения
• 3 См. Также
• 4 Ссылки
• 5 Внешние ссылки

Методы и структуры вычислительной науки и техники включают:

• высокопроизводительные вычисления и методы повышения эффективности (за счет изменения архитектуры компьютера, параллельные алгоритмы и т. д.)
• Моделирование и имитация
• Алгоритмы для решения дискретных и непрерывных задач
• Анализ и визуализация данных
• Математические основы: Численная и прикладная линейная алгебра, начальные и краевые задачи, анализ Фурье, оптимизация
• Data Science для разработки методов и алгоритмов обработки и извлечения знаний из больших научных данных

Что касается вычислений, компьютерного программирования, алгоритмов, а параллельные вычисления играют важную роль в CSE. Наиболее широко используемый язык программирования в научном сообществе - FORTRAN. В последнее время популярность C ++ и C по сравнению с FORTRAN возросла. Из-за богатства унаследованного кода в FORTRAN и его более простого синтаксиса, научное вычислительное сообщество не спешило полностью принять C ++ в качестве лингва-франка. Благодаря очень естественному способу выражения математических вычислений и встроенным возможностям визуализации, проприетарный язык / среда MATLAB также широко используется, особенно для быстрой разработки приложений и проверки моделей. Python вместе с внешними библиотеками (такими как NumPy, SciPy, Matplotlib ) приобрел некоторую популярность как бесплатный и копицентр. альтернатива MATLAB.

Численное решение уравнения теплопроводности на корпусе насоса модели с использованием метода конечных элементов.

Находки в области вычислительной техники и инженерии различные приложения, в том числе в:

• аэрокосмической технике и машиностроении : моделировании горения, структурной динамике, вычислительной гидродинамике, вычислительная термодинамика, вычислительная механика твердого тела, моделирование аварий транспортных средств, биомеханика, расчет траектории спутников
• Астрофизические системы
• Battlefield моделирование и военные игры, национальная безопасность, реагирование на чрезвычайные ситуации
• Биология и Медицина : моделирование сворачивания белков (и других макромолекул), биоинформатика, геномика, компьютерное неврологическое моделирование, моделирование биологических систем (например, экологических систем), 3D КТ-УЗИ, МРТ, молекулярные биосети, борьба с раком и припадками
• Химия : калькулатин g структура и свойства химических соединений / молекул и твердых тел, вычислительная химия / хеминформатика, моделирование молекулярной механики, вычислительные химические методы в физике твердого тела, перенос химических загрязнений
• Гражданское строительство : анализ конечных элементов, конструкции со случайными нагрузками, строительная инженерия, системы водоснабжения, транспорт / моделирование транспортных средств
• Компьютерная инженерия, Электротехника и Телекоммуникации : СБИС, вычислительная электромагнетизм, полупроводниковое моделирование, моделирование микроэлектроники, энергетической инфраструктуры, радиочастотного моделирования, сетей
• Эпидемиология : распространение гриппа
• Экологическая инженерия и Численное прогнозирование погоды : климатические исследования, Вычислительная геофизика (обработка сейсмических данных), моделирование стихийных бедствий
• Финансы : производное ценообразование, управление рисками
• Промышленное проектирование : дискретное событие и моделирование методом Монте-Карло нс (например, для логистических и производственных систем), сети массового обслуживания, математическая оптимизация
• Материаловедение : производство стекла, полимеров и кристаллов
• Ядерная инженерия : моделирование ядерных реакторов, радиационная защита симуляции, симуляции термоядерного синтеза
• Нефтяная инженерия : моделирование нефтяных залежей, разведка нефти и газа
• Физика : Вычислительная физика частиц, автоматический расчет взаимодействия или распада частиц, моделирование плазмы, космологические симуляции
• Транспорт

• Прикладная математика
• Вычислительные науки
• Вычислительная математика
• Вычислительная гидродинамика
• Вычислительная электромагнетизм
• Высокопроизводительные вычисления
• Инженерная математика
• Большие задачи
• Численный анализ
• Мультифизика

• Оденский институт вычислительной техники и наук
• Объем вычислительной техники
• Общество промышленных и прикладных технологий атематика
• Международный центр вычислительной инженерии (IC2E)
• Технологический институт Джорджии, США, программа MS / PhD Вычислительные науки и инженерия
• Программа для выпускников Университета Теннесси в Чаттануге
• Программа магистратуры и докторантуры в области компьютерного моделирования в Государственном университете Рио-де-Жанейро
• Вычислительная наука и инженерия с помощью Scilab
• Международный центр численных методов в инженерии (CIMNE)