شبیه‌سازی کامپیوتری با استفاده از ذرات ۲۰۲۱
Computer Simulation Using Particles 2021

شبیه‌سازی کامپیوتری سیستم‌ها به ابزاری حیاتی در تحقیقات علمی و طراحی مهندسی تبدیل شده است، از جمله شبیه‌سازی سیستم‌ها از طریق بررسی حرکت ذرات تشکیل‌دهنده آن‌ها. نمونه‌های مهم این امر عبارتند از حرکت ستارگان در کهکشان‌ها، یون‌ها در پلاسمای گاز داغ، الکترون‌ها در قطعات نیمه‌رسانا و اتم‌ها در جامدات و مایعات. رفتار سیستم با برنامه‌ریزی یک مدل از سیستم در کامپیوتر و سپس انجام آزمایش‌هایی با این مدل مطالعه می‌شود. بینش علمی جدید از طریق مشاهده‌ی این آزمایش‌های کامپیوتری به‌دست می‌آید، اغلب برای شرایط کنترل‌شده‌ای که در آزمایشگاه قابل دسترسی نیستند.

کتاب “شبیه‌سازی کامپیوتری با استفاده از ذرات” به شبیه‌سازی سیستم‌ها از طریق ردیابی حرکت ذرات تشکیل‌دهنده‌شان می‌پردازد. این کتاب مقدمه‌ای است بر شبیه‌سازی با استفاده از ذرات بر اساس الگوریتم‌های NGP، CIC و P3M و اصول برنامه‌نویسی که به آماده‌سازی برنامه‌های شبیه‌سازی بزرگ مبتنی بر روش‌شناسی OLYMPUS کمک می‌کنند. همچنین شامل مثال‌های موردی در زمینه‌های اخترفیزیک، پلاسما، نیمه‌رساناها و جامدات یونی و نیز بررسی‌های ریاضیاتی دقیق‌تر مدل‌ها، مانند خطاها، پراکندگی و بهینه‌سازی آن‌ها است. این منبع به شما کمک می‌کند تا درک کنید چگونه طراحی مهندسی می‌تواند با توانایی پیش‌بینی عملکرد با استفاده از مدل کامپیوتری، قبل از شروع تولید پرهزینه و زمان‌بر، یاری شود.

Computer simulation of systems has become an important tool in scientific research and engineering design, including the simulation of systems through the motion of their constituent particles. Important examples of this are the motion of stars in galaxies, ions in hot gas plasmas, electrons in semiconductor devices, and atoms in solids and liquids. The behavior of the system is studied by programming into the computer a model of the system and then performing experiments with this model. New scientific insight is obtained by observing such computer experiments, often for controlled conditions that are not accessible in the laboratory. Computer Simulation using Particles deals with the simulation of systems by following the motion of their constituent particles. This book provides an introduction to simulation using particles based on the NGP, CIC, and P3M algorithms and the programming principles that assist with the preparations of large simulation programs based on the OLYMPUS methodology. It also includes case study examples in the fields of astrophysics, plasmas, semiconductors, and ionic solids as well as more detailed mathematical treatment of the models, such as their errors, dispersion, and optimization. This resource will help you understand how engineering design can be assisted by the ability to predict performance using the computer model before embarking on costly and time-consuming manufacture.