Компьютерное моделирование

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(ВлГУ)

Институт прикладной математики, физики и информатики (ИПМФИ)

Кафедра «Физика и прикладная математика» (ФиПМ)

Курсовая работа

по дисциплине

«Компьютерные технологии в научных исследованиях»

на тему:

«Компьютерное моделирование»

Выполнил:

ст. гр. НТм-117

Александр Вячеславович Шестериков

Принял:

к.п.н., доц. каф. ФиПМ

Елена Валерьевна Хмельницкая

Владимир 2017 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………………………3

1 Понятие модели и их классификация……………………………………………..4

2 Методология компьютерного моделирования…………………………………...8

3 Моделирование в различных компьютерных средах……………………………14

Заключение…………………………………………………………………………...17

Список использованных источников..……………………………………………...18

ВВЕДЕНИЕ

Использование моделирования в научно-исследовательской работе нашло своё применение еще в далекой древности и шаг за шагом охватывало все новые направления научных знаний: астрономию, техническое конструирование, строительство и архитектуру, химию, биологию, физику и социальные науки. Однако методология моделирования довольно долго развивалась независимо отдельными науками. Отсутствовала единая система понятий, единая терминология. Шаг за шагом стала определяться роль моделирования как универсального способа научного исследования. Термин "модель" обширно применяется во всевозможных сферах человеческой жизнедеятельности и содержит в себе большое количество смысловых значений.

Использование ЭВМ в научно-исследовательской работе - необходимое условие для изучения сложных систем. Традиционные методы определения связи между теорией и экспериментом должны быть объединены с принципами компьютерного моделирования.

Компьютерным моделированием пользуются специалисты почти всех областей и направлений науки и техники - от психологии до космологии, т.к. с использованием таких моделей появляется возможность предсказывать и даже имитировать процессы, события или явления в самостоятельно заданных условиях.

1 ПОНЯТИЕ МОДЕЛИ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

        Во время исследования мира субъекту познания противостоит исследуемая часть объективной реальности –– объект познания. Ученый, используя эмпирические методы познания (наблюдение и эксперимент), устанавливает факты, характеризующие объект. Элементарные факты объединяются и формулируются эмпирические законы. Дальнейшим шагом является развитие теории и создание теоретической модели, которая объяснила бы поведение объекта и учитывала наиболее важные факторы, влияющие на исследуемый процесс. Эта теоретическая модель должна быть логичной и соответствовать установленным фактам. Таким образом, любая отрасль науки является теоретической моделью конкретной части окружающего мира.

        Часто в процессе познания реальный объект O заменяется некоторым другим идеальным, воображаемым или материальным объектом M, несущим изучаемые черты исследуемого объекта O, и называемым моделью. Эта модель подвергается исследованию: на нее оказывают различные воздействия, изменяют параметры и начальные условия, и выясняют, как изменяется ее поведение. Результаты исследования модели M переносят на объект исследования O, сопоставляют с имеющимися эмпирическими данными и т.д.

        В итоге, моделью называют идеальный или материальный объект, который может заменить изучаемую систему и отражающий ее существенные стороны. Модель M должна отражать характеристики изучаемого явления или объекта O с уровнем соответствия, который позволил бы исследовать объект–оригинал. Для того чтобы сопоставить результаты моделирования с изучаемым объектом, модель должна быть адекватной. Как правило модели проще, их безопаснее и дешевле исследовать – это главное преимущество замены изучаемого объекта его моделью. На самом деле, для создания самолёта необходимо спроектировать теоретическую модель, выполнить чертёж, провести необходимые расчеты, создать его уменьшенную копию, изучить её поведение в аэродинамической трубе и т.д. Такая модель должна описывать наиболее важные свойства изучаемого объекта, но при этом пренебрегать второстепенными [1].