Поняття про обчислювальний експеримент

На сучасному етапі розвитку науки і техніки роль математичного моделювання значно зросла у зв’язку з інтенсивним застосуванням комп’ютерної техніки. Сьогодні важко уявити собі проведення фундаментальних чи прикладних наукових досліджень без поєднання математичного моделювання та комп’ютера. В науковій літературі для підкреслення важливості та ефективності такого поєднання введено навіть окремий термін – обчислювальний експеримент, під яким розуміють дослідження властивостей об’єкту або явища шляхом розв’язування за допомогою комп’ютерної техніки задачі, яка являє собою ММ цього явища чи об’єкта. Багаторазове проведення розрахунку моделі для різних наборів вхідних даних дає змогу дослідити роль та вплив різних факторів на протікання того чи іншого процесу або поведінку об’єкту. Обчислювальний експеримент дає змогу правильно планувати та проводити натурний (фізичний) експеримент, а правильне використання його результатів дає змогу суттєво скоротити терміни проектно-конструкторських робіт, знизити затрати матеріалів та енергоресурсів, а також виявити нові теоретичні та технічні якості досліджуваного процесу. Успішна реалізація обчислювального експерименту обумовлена тісним взаємозв’язком трьох факторів: потужної комп’ютерної техніки, на якій здійснюється чисельний експеримент, адекватних математичних моделей досліджуваних процесів та чисельних методів їх аналізу. Наявність сучасних програмних систем автоматизації проведення математичних розрахунків таких, як MATHCAD, MATLAB, які частково або повністю реалізують багато чисельних методів, і, що найголовніше, містять програмні засоби реалізації нових та нестандартних схем чисельних методів, ще більше підвищують роль та важливість обчислювального експерименту в проведенні фундаментальних наукових досліджень та в системах автоматизації проектувальних робіт, а також значно спрощують його реалізацію. Серед чисельних методів комп’ютерної реалізації обчислювального експерименту найефективнішими є метод скінчених різниць, метод скінчених елементів та метод граничних елементів [5-13].