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Algoritmo para simular modelo material inhomogeneo

Definición

A diferencia del caso homogéneo la posición inicial de la partícula solo puede asumir un nodo especifico. Para un nodo inicial y dirección de propagación definida se puede generar un numero al azar entre 0 y 1 y comenzar a generar números de la serie

$P_{ij}=\displaystyle\sum_{k=i}^j \mu_k e^{-|k-i|\mu_k}$

hasta sobrepasar el numero al azar. Al ocurrir esto se habrá llegado al nodo en que ocurrirá la colisión. Por ello el código debe tener un loop de la forma

```

var rand = Math.random(); // random number

var p = 0; // start sum

var k = i; // start position

var dir = 1; // direction

while(p < rand){

p = p + mu[k]*Math.exp(-Math.abs(k-i)*mu[k]);

k = k + dir;

}

// k is the result node

```

Para que este código pueda funcionar adecuadamente debe:

- definirse un rango en que mu tiene valores

- debe incluirse una protección por si la partícula abandona el rango en que se definió el arreglo mu.

ID:(9356, 0)



Simulador material inhomogeneo

Imagen

Sobre la base de un sistema que se extiende desde un borde izquierdo x_1<0 y uno al lado derecho x_2>0 en que en el lado izquierdo se tiene un valor \mu_A y a la derecha \mu_B con una frontera en borde que debe encontrarse dentro del rango del modelo:

ID:(9357, 0)



Modelamiento con material inhomogeneo (1D)

Descripción

Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS

Cálculos


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Ecuaciones


Ejemplos

Hasta aqu hab amos supuesto que la probabilidad de interacci n era independiente de la posici n. Sin embargo, por lo general los sistemas no son homog neos y por ello es necesario considerar que las probabilidades dependen de la posici n.

Esto significa que en la probabilidad de colisionar el factor lambda \lambda es una funci n de la posici n y la integraci n de

$p(x)dx = \displaystyle\frac{1}{\lambda}e^{-x/\lambda}dx$



no se puede realizar en forma explicita. En este caso la probabilidad de impactar debe ser calculada en forma explicita y como los factores \lambda dependen de la posici n la integraci n debe considerar la posici n inicial x_0 desde donde comienza a propagar:

$P(x,x_0)=\displaystyle\int_{x_0}^x\displaystyle\frac{du}{\lambda(u)}e^{-(u-x_0)/\lambda(u)}$

donde P_0 es una constante de normalizaci n. Para realizar el calculo de la integral se requiere de conocer el camino libre \lambda(x) a lo largo del camino que recorre la part cula. La informaci n por lo general se obtiene como una grilla en tres dimensiones en que el valor se especifica en cada nodo. Cada nodo de esta se denomina un voxel en analog a a un pixel en una imagen bidimensional.

(ID 9102)

Para poder calcular la funci n probabilidad se debe discretizar el espacio definiendo una grilla con nodos o voxel que pueden estar a distancia fija o variar en funci n del material y/o geometr a. En el caso de que la grilla es regular se tiene que las posiciones de los nodos son

$x_n=na$

(ID 9105)

Si las posiciones se discretizan la integral de la probabilidad

$P(x,x_0)=\displaystyle\int_{x_0}^x\displaystyle\frac{du}{\lambda(u)}e^{-(u-x_0)/\lambda(u)}$



se requieren los valores de \lambda para cada voxel los que se pueden denotar con el indice del voxel como \lambda_n. Con ello la probabilidad de que la part cula viaje desde una posici n i a una posici n j ser :

$P_{ij}=\displaystyle\sum_{k=i}^j \displaystyle\frac{a}{\lambda_k}e^{-(k-i)a/\lambda_k}$

(ID 9104)

Para simplificar el calculo se puede definir el factor

$\mu_k=\displaystyle\frac{a}{\lambda_k}$

(ID 9354)

Con la probabilidad

$\mu_k=\displaystyle\frac{a}{\lambda_k}$



la ecuaci n

$P_{ij}=\displaystyle\sum_{k=i}^j \displaystyle\frac{a}{\lambda_k}e^{-(k-i)a/\lambda_k}$



se deja escribir como

$P_{ij}=\displaystyle\sum_{k=i}^j \mu_k e^{-|k-i|\mu_k}$

en donde se agrego el valor absoluto para el caso de que la propagaci n es de un valor i mayor a un valor j menor.

(ID 9355)

A diferencia del caso homog neo la posici n inicial de la part cula solo puede asumir un nodo especifico. Para un nodo inicial y direcci n de propagaci n definida se puede generar un numero al azar entre 0 y 1 y comenzar a generar n meros de la serie

$P_{ij}=\displaystyle\sum_{k=i}^j \mu_k e^{-|k-i|\mu_k}$

hasta sobrepasar el numero al azar. Al ocurrir esto se habr llegado al nodo en que ocurrir la colisi n. Por ello el c digo debe tener un loop de la forma

```

var rand = Math.random(); // random number

var p = 0; // start sum

var k = i; // start position

var dir = 1; // direction

while(p < rand){

p = p + mu[k]*Math.exp(-Math.abs(k-i)*mu[k]);

k = k + dir;

}

// k is the result node

```

Para que este c digo pueda funcionar adecuadamente debe:

- definirse un rango en que mu tiene valores

- debe incluirse una protecci n por si la part cula abandona el rango en que se defini el arreglo mu.

(ID 9356)

Sobre la base de un sistema que se extiende desde un borde izquierdo x_1<0 y uno al lado derecho x_2>0 en que en el lado izquierdo se tiene un valor \mu_A y a la derecha \mu_B con una frontera en borde que debe encontrarse dentro del rango del modelo:

(ID 9357)


ID:(1130, 0)