Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Misfit landforms imposed by ill-conditioned inverse parametric problems

Łoś M., Smołka M., Schaefer R., Sawicki J.

Computer Science

|

2018

|

Vol. 19 (2)

157--178

EN

In this paper, we put forward a new topological taxonomy that allows us to distinguish and separate multiple solutions to ill-conditioned parametric inverse problems appearing in engineering, geophysics, medicine, etc. This taxonomy distinguishes the areas of insensitivity to parameters called the landforms of the misfit landscape, be it around minima (lowlands), maxima (uplands), or stationary points (shelves). We have proven their important separability and completeness conditions. In particular, lowlands, uplands, and shelves are pairwise disjoint, and there are no other subsets of the positive measure in the admissible domain on which the misfit function takes a constant value. The topological taxonomy is related to the second, “local” one, which characterizes the types of ill-conditioning of the particular solutions. We hope that the proposed results will be helpful for a better and more precise formulation of ill-conditioned inverse problems and for selecting and profiling complex optimization strategies used in solving these problems.

2

Applications of alternating direction solver for simulations of time-dependent problems

Łoś M., Paszyński M.

Computer Science

|

2017

|

Vol. 18 (2)

117--128

EN

This paper deals with the application of an Alternating Direction Solver (ADS) to a non-stationary linear elasticity problem solved with the isogeometric finite element method (IGA-FEM). Employing a tensor product B-spline basis in isogeometric analysis under some restrictions leads to a system of linear equations with a matrix possessing a tensor product structure. The ADI algorithm is a direct method that exploits this Kronecker product structure to solve the system in O (N), where N is the number of degrees of freedom (basis functions). This is asymptotically faster than state-of-the-art, general-purpose, multi-frontal direct solvers when applied to explicit dynamics. In this paper, we also present a complexity analysis of the ADS incorporating dependence on the B-spline basis of order p.

3

Open source JAVA implementation of the parallel multi-thread alternating direction isogeometric L2 projections solver for material science simulations

Gurgul G., Woźniak M., Łoś M., Szeliga D., Paszyński M.

Computer Methods in Materials Science

|

2017

|

Vol. 17, No. 1

1--11

EN

This paper describes multi-thread parallel open source JAVA implementation of an alternating directions isogeometric L2 projections solver. The solver enables for fast numerical simulations of time dependent problems. To apply our solver, the time-dependent problem must be discretized using isogeometric finite element method with B-spline basis functions in spatial domain. The problem is solved using explicit method with respect to time. The application of the explicit method with B-spline based spatial discretization results in a sequence of isogeometric L2 projections that can be solved using our fast solver. The computational cost of solution of either 2D or 3D problem is linear O(N) in every time step. This cost is lower than the cost of traditional multi-frontal solvers, delivering O(N1.5) computational cost for 2D problems and O(N2) computational cost for 3D problems. This cost is also lower from any iterative solver, delivering O(Nk) computational cost, where k is the number of iterations, which depends on the particular iterative solver algorithm. Our algorithm is used for numerical solution of 3D elasticity problem.

PL

W artykule tym opisujemy otwarte oprogramowanie zawierające implementację w języku JAVA równoległego solwera wielowątkowej metody izogeometrycznych L2 projekcji. Solwer ten umożliwia przeprowadzanie szybkich symulacji problemów zależnych od czasu. Aby dało się zastosować proponowany solwer, problem niestacjonarny musi zostać zdyskretyzowany za pomocą izogeometrycznej metody elementów skończonych zawierającej funkcje bazowe B-spline w dziedzinie przestrzennej. Problem niestacjonarny rozwiązywany jest za pomocą metody explicite w dziedzinie czasowej. Zastosowanie metody explicite względem czasu redukuje problem obliczeniowy do sekwencji izogeometrycznych L2 projekcji które mogą zostać rozwiązane za pomocą naszego szybkiego solwera. Koszt obliczeniowy szybkiego solwera projekcji izogeometrycznych dla dwu- oraz trójwymiarowych problemów niestacjonarnych jest liniowy O(N) w każdym kroku czasowym. Koszt ten jest niższy niż koszt klasycznego solwera wielo-frontalnego O(N1.5) dla problemów 2D oraz O(N2) dla problemów 3D. Koszt ten jest również niższy niż koszt solwera iteracyjnego O(Nk) gdzie k oznacza liczbę iteracji, która zależy od rodzaju algorytmu solwera iteracyjnego. Solwer nasz zastosowany jest do rozwiązania trójwymiarowego problemu 3D liniowej sprężystości.

4

Dealing with periodic boundary conditions for 1D, 2D and 3D isogeometric finite element method

Łoś M., Paszyński M, Dalcin L., Calo V.

Computer Methods in Materials Science

|

2015

|

Vol. 15, No.1

213--218

EN

In this paper we analyze the problem of implementing periodic boundary conditions in the isogeomotric finite element method (ISO-FEM). The ISO-FEM method uses the B-spline-based basis functions, which facilitates usage of the same basis functions for approximation of the geometry as well as for the numerical solution of the modeled physical phenomena. The usage of the B-spline based basis functions results in CA(p-l) global continuity of the solution. The drawback is a difficulty in implementing the periodic boundary conditions, and special dedicated methods are necessary. In this paper we present two algorithms implementing the periodic boundary conditions. The first one is an iterative algorithm that utilizes widely available block-diagonal LAPACK solver. The second one is a modification of the multi-frontal solver algorithm itself, and it requires a dedicated solver with its source code modified accordingly. The presented methods can be applied in one, two or three-dimensional isogeometric finite element method.

PL

W artykule analizujemy sposób implementacji periodycznych warunków brzegowych w izogeometrycznej metodzie elementów skończonych (ISO-FEM). Metoda ISO-FEM cechuje się użyciem B-spline'ów jako funkcji bazowych, co pozwala na zastosowanie takiej samej bazy wielomianów do odwzorowania geometrii jak również do rozwiązania modelowanego zagadnienia fizycznego. Baza zbudowana z B-spline'ów stopnia p posiada globalną ciągłość C۸(p-l). Z tego też powodu sposób wymuszania periodycznych warunków brzegowych nie jest oczywisty, i konieczne jest zastosowanie specjalnych technik. W artykule tym prezentujemy dwa algorytmy wymuszające periodyczne warunki brzegowe. Pierwszy algorytm iteracyjny umożliwia wykorzystanie powszechnie dostępnych solwerów (takich jak LAPACK) dla macierzy blokowo-diagonalnych, drugi algorytm polega na modyfikacji kodu solwera wielofrontalnego, i z tego względu wymaga dedykowanej implementacji algorytmu solwera. Przedstawione sposoby implementacji periodycznych warunków brzegowych można zastosować w jedno, dwu i trójwymiarowej isogeometrycznej metodzie elementów skończonych.

5

Analiza kosztów importu gazu ziemnego do Polski i ich wpływ na strukturę dostaw

Biały R., Janusz P., Łoś M., Szurlej A.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2014

|

nr 87

83--98

PL

Obecnie można zaobserwować wzrost uzależnienia od importowanego gazu ziemnego w większości krajów UE celem zaspokojenia wewnątrzkrajowego zapotrzebowania. Jest to następstwem spadku wydobycia gazu, który jest związany z brakiem odkryć znaczących złóż gazu ziemnego. W przypadku Polski historyczne uwarunkowania rozwoju rodzimego sektora gazu ziemnego sprawiły, że import gazu ziemnego realizowany był wyłącznie z kierunku wschodniego. Po transformacji ustrojowej w 1989 r., chociaż większość dokumentów programowych w zakresie polityki energetycznej postulowała dywersyfikację dostaw gazu ziemnego, to nie znalazło to odzwierciedlenia w rzeczywistości, wybudowano jedynie jedno połączenie międzysystemowe z Niemcami w okolicach Lasowa. Dopiero wciągu ostatnich lat udało się zrealizować projekty dywersyfikacyjne, które umożliwiają pozyskanie gazu z kierunków alternatywnych wobec wschodniego. Rozbudowa połączeń międzysystemowych wpisuje się w politykę UE, która ma na celu doprowadzenie do integracji europejskich rynków gazowych. Dodatkowo rynek gazu ziemnego w Polsce przechodzi przemiany mające doprowadzić do jego liberalizacji. W artykule ukazano szczegółowo strukturę dostaw gazu ziemnego do Polski w latach 1999-2012 wraz z pozyskaniem gazu z rodzimych złóż. Dokonano analizy kosztów importu gazu ziemnego do Polski w latach 2002-2012. Porównano jednostkowe zużycie gazu ziemnego w Polsce i wybranych krajach UE. Dokonano analizy przeprowadzanych obecnie inwestycji oraz planowanych zmian w polskim systemie przesyłowym. W podsumowaniu artykułu stwierdzono, że decydujący wpływ na poziom kosztów importowanego gazu ziemnego ma cena jednostkowa gazu sprowadzanego. Problematyka podjęta w artykule jest ważna z punktu widzenia wszystkich odbiorców końcowych paliwa gazowego, ponieważ koszty importu gazu przekładają się na jego cenę finalną. W artykule przywołano także szacunki ACER dotyczące strat gospodarstw domowych w wybranych krajach UE związanych z zawyżonymi kosztami importu gazu w ziemnego. Dodatkowo, analizując ilość i dynamikę zmian kosztów importowanego do Polski gazu ziemnego oceniono, że inwestycje infrastrukturalne i zmiany legislacyjne mające wpływ na bezpieczeństwo energetyczne kraju mogą także sprzyjać obniżaniu cen gazu ziemnego.

EN

A recent trend that can be observed in EU countries is their growing dependence on imported natural gas to satisfy local demand. This is a direct consequence of a decrease in domestic production which, in turn, results from insufficient discoveries of substantial natural gas deposits domestically. In the case of Poland, largely due to historical conditions affecting the natural gas sector's development, this fuel was obtained exclusively from more easterly suppliers. Although most planning documents regarding energy advocated diversification of natural gas supplies after the political transformation in 1989, no such initiative was in fact undertaken, as only one interconnector with Germany was built in the vicinity of Lasów. It is only in recent years that several diversification projects have been carried out to obtain natural gas from other sources. Extending the capacity of interconnectors is in line with EU policy aimed at the integration of European gas markets. In addition, the Polish natural gas market is undergoing a number of transformations designed to effect its liberalization. This paper provides an in-depth analysis of the structure of natural gas supplies to Poland from 1999 to 2012, as well as gas production from domestic sources. Another objective is to analyze the cost of natural gas imports from 2002 to 2012. The paper presents a comparison of natural gas consumption per capita and total consumption in Poland as well as selected EU countries. An analysis was conducted of current investments and intended changes in the domestic transmission system. The analysis summarizes how the unit price of imported gas affects the cost of imported natural gas the most. These issues are important to all end users because the costs of imported gas are reflected in its final price. Also taken into consideration are the ACER estimations of EU household losses caused by excessive costs of natural gas. In order to analyze the quantity and dynamics of changes in the costs of natural gas imported into Poland, it has been assumed that the investments in infrastructure accompanied by legislative changes that ensure energy security may also encourage decreasing prices of natural gas.

6

An improved method for efficient isolation and purification of genomic DNA from filamentous cyanobacteria belonging to genera Anabaena, Nodularia and Nostoc

Kaczyńska A., Łoś M., Węgrzyn G.

Oceanological and Hydrobiological Studies

|

2013

|

Vol. 42, No. 1

8-13

EN

The aim of this work was to develop an improved method for isolation and purification of genomic DNA from filamentous cyanobacteria. The method described here employs a modified phenol extraction-based procedure. It allowed us to obtain a high yield (60-620 μg/g wet weight, depending on the cyanobacterial strain) of pure and undegraded genomic DNA (A260/A280 ratio of about 1.8 and A260/A230 ratio of about 2.0). Genomic DNA, isolated from cyanobacteria belonging to the genera Anabaena, Nodularia and Nostoc has been successfully used for construction of gene libraries. Thus, this method can be used in procedures requiring highly purified cyanobacterial DNA.

7

Localized states in nanocarbons

Kempiński W., Kempiński M., Markowski D., Łoś M.

Nukleonika

|

2013

|

Vol. 58, No. 3

371--373

EN

Localization phenomenon is studied in different modern nanocarbon materials: pristine C60, C60-fullerides, carbon nanotubes and graphene-based structures in the form of activated carbon fibers built of quantum dot-like basic structural units. Two experimental methods are used to define the localization and population control of spins (charge carriers) in the nanocarbon materials – electron paramagnetic resonance (EPR) and direct current (d.c.) electrical conductivity measurements. Results are discussed in the frame of the possible applications of the aforementioned materials in the molecular electronics or spintronics.