Методическое пособие для аспирантов и соискателей Развитие навыка аналитического чтения научного оригинального текста для соискателей и аспирантов
методическая разработка по английскому языку на тему

Федеральное агентство по атомной энергии

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Саровский государственный физико-технический институт

Методическое пособие для аспирантов и соискателей

Развитие навыка аналитического чтения научного оригинального текста для соискателей и аспирантов

                                                              Составил:

                                                                          А.В.Закутин

                                                                                            старший преподаватель

г. Саров

2012г.

Оглавление:

1. Характеристика научного стиля.
2. Языковые особенности английских научных текстов.

1. наличие атрибутивных групп
2. употребление множественного числа существительных
3. использование предикативных структур
4. употребление безличных предложений и пассивных конструкций
5. использование эллиптических конструкций и форм инфинитива

3. Организация работы над пониманием научного текста.
4. Учебные задания, развивающие навык аналитического чтения научного оригинального текста.
5. Список используемой литературы.

Данное учебное пособие предназначено для аспирантов и соискателей технической направленности, занимающихся переводом и иными видами целевой обработки иностранных научных статей по специальности.

Цель пособия –

научить эффективно использовать английский язык как инструмент для решения задач информационного обеспечения научных исследований и потребностей производства, из чего вытекает необходимость обучения обучащихся чтению, как речевой деятельности, позволяющей решать различные коммуникативные задачи с конечной целью – пониманием читаемого текста, причем текста оригинального, так как оригинальный текст в максимальной степени характеризуется такими признаками коммуникативных единиц как аутентичность языкового материала, познавательная ценность содержания, структурированность, прагматическая направленность.

I.  Научный стиль представляет собой один из функциональных' стилей, характеризующийся сообщением новой информации в строгой, логически организованной и объективной форме. Данный стиль определяется в первую очередь как такая организация языкового материала, которая служит, прежде всего, последовательному и систематическому изложению научных вопросов; точной передаче результатов наблюдения, эксперимента и анализа; раскрытию общих закономерностей,  управляющих   жизнью природы и общества; доказательству правильности (или ошибочности) той или иной теории, концепции и т.п.

Сфера общественной деятельности, в которой функционирует научный стиль — это наука. Целью функционирования научного стиля является передача научной информации. Научный стиль относится к числу книжных  стилей, поскольку в большинстве случаев научный стиль реализуется в письменной форме.

Письменная разновидность текста представлена такими жанрами, как научные монографии, научные статьи, диссертационные работы, различные  жанры учебной и научно-технической литературы, выступления в научных диспутах, научные доклады, лекции, научно-популярные сообщения и жанры научно-популярной литературы. Данные жанры различаются в основном композиционным построением текстов. Подсистема же языковых средств, проявляющаяся в текстах указанных жанров, достаточно единообразна. Научные тексты в большинстве своих жанровых разновидностей характеризуются консервативностью в отборе языковых средств выражения.

Развитие естественнонаучной мысли, сопровождающееся процессом дифференциации отдельных областей науки, приводит к все большей унификации языка. Эта особенность научного стиля приводит к выработке штампов и шаблонов.

Предложения научно-технического текста строятся в строгой логической последовательности. Научное изложение представляет собой, как правило, монологическую речь. Вопросительные предложения используются с целью постановки проблемы, которая решается после постановки вопроса. Восклицательные предложения, отражающие высокую эмоциональность, не характерны для научной речи и возможны в жанре устной дискуссии.

Выражение смысловых отношений, доказательность и аргументированность изложения, в частности, связаны с употреблением  сложных предложений с развернутой союзной связью. В научном стиле возможны длинные сложные предложения, которые способствуют высокой информативности: достаточно полной и подробной передаче информации.

Среди лингвистических  характеристик, отличающих научные тексты от других типов текста, большинство авторов называют следующие: сложность синтаксических построений, лексическая, синтаксическая и композиционная стереотипизация; подчиненность эстетических свойств прагматическим установкам и интенции автора; регламентированный характер использования эмоциональных возможностей; использование синтаксических и лексических штампов; преобладание объективности в изложении, сочетание бессубъектного (неличного) способа изложения с выражением субъективного мнения ученого (автора); широкое использование символов формул, таблиц и др.

II. Для английских научных текстов особенно характерны многочисленные атрибутивные группы, указывающие на самые различные признаки объекта или явления: medium power silicon rectifiers, mercury wetted contact relay. Широкое использование имеет предлог of для  передачи видо-родовых отношений - the oxidizer of liquid oxygen', распространены также атрибутивные сочетания со словами type, pattern, design, grade.

Функция реального описания действия передается имени, сказуемое становится в предложении общим обозначением процессуальности «оператором» при имени. Используются глаголы (effect, perform, obtain, give, to be, imply, lead to), значение которых всецело зависит от существительных несущих, основную смысловую нагрузку в предложении.

Специфика существительных с вещественным значением в научном стиле как русского, так и английского языка заключается в возможности употребления их во множественном числе для обозначения видов, сортов, веществ, инструментов (oils, fats, sands, dividers, jointers).

Предложения часто состоят из нескольких предикативных структур. Нередко предложения осложнены причастными оборотами, вводными структурами и т.п., увеличивающими их емкость. Большую роль при этом играют связочные элементы. В связи с последовательностью и доказательностью научного изложения в английском и русском широко используются причинно следственные союзы и логические связки since, therefore, it follows, так, таким образом и др.

Хорошо известна такая синтаксическая черта научного стиля, как широкая употребительность пассивной конструкции. Особенности употребления пассивного залога в английском языке, связаны с наличием двух возможностей пассивной трансформации из-за отсутствия падежного изменения имени существительного в английском языке. Трансформация глагола в активной форме в форму пассивную в английском языке возможна как при прямом, так и при косвенном и даже  предложном объекте.

В научных текстах, как в русском, так и в английском языке достаточно широко распространены безличные предложения, так как результаты научных наблюдений преподносятся в обобщенном виде.

Специфика английского научного стиля проявляется в замене определительных придаточных предложений прилагательными в постпозиции the materials available и в использовании форм инфинитива в функции определения the temperature to be obtained. Характеристикой английского научного изложения является распространенное использование эллиптических конструкций low-pressure producers, случаи опущения артикля general view, biological engineering. Широкое использование имеют конструкций с предлогом of the oxidizer of liquid oxygen и многочисленные атрибутивные группы medium-power silicon rectifiers. Также отмечается более частое использование языковых выразительных средств, в частности сравнений и метафор.

Наиболее  типичные особенности англоязычного научного текста следующие: 1) сложные  синтаксические построения представлены в научных текстах в основном сложноподчиненными предложениями; 2) усложнение синтаксической структуры предложения может также происходить за счет использования герундиальных, причастных и инфинитивных конструкций; 3) обычно указывают, что среди грамматических конструкций в англоязычном тексте преобладает страдательный; 4) в научных текстах также отмечается использование синтаксических и лексических штампов, специальных устойчивых выражений, создающих логику повествования, обеспечивающих связность текста  (например, on the one hand, on the other hand, for example, as we have seen).

III.  Переходя непосредственно к работе  над пониманием научного текста необходимо помнить  следующие ключевые моменты.

Важную роль играет предшествующий читательский опыт. Так, пусковым моментом понимания научных текстов является заглавие, от четкости формулировки которого зависит точность предвосхищения содержания данного текста и дальнейшее понимание текста происходит под влиянием первоначальной гипотезы. То есть, необходимым условием понимания научных текстов является наличие «предпонимания» как особой совокупности знаний у адресата научного текста.

Одним из наиболее эффективных способов понимания научного текста является установление его логической структуры и характера взаимосвязи между компонентами текста. Понимание рассматривается как системный процесс уяснения смысла частей текста, исходя из предвосхищения его смысла в целом, понимание смысла всего текста на основе осмысления его частей. Благодаря непрерывной аналитико-синтетическая обработке текста, из частей складывается целое. Смысл предложения складывается из значений слов, а также понимание слов, исходя из контекста предложения, аналогичные процессы происходят при понимании абзаца и других частей текста.

В процессе чтения текста читатель выдвигает свои гипотезы, которые подвергаются корректировке. Прогноз воспринимаемых частей текста основывается на постепенно корректируемом прогнозе общего замысла текста.

Таким образом, основа стратегии понимания научного текста заключается в том, что смысл текста потенциально содержится в самом тексте и рождается в результате взаимодействия текста и читателя при его активной интеллектуальной деятельности

IV.  Предложенные далее четыре текста являются выдержками из научных статей по вычислительной физике, опубликованных в Journal of Computational Physics в период с 2004 по 2006 гг. Следует отметить, что данные тексты использовались на вступительных экзаменах в аспирантуру по английскому языку. Ссылки на место и время публикации, также как и на авторов статей приведены в начале каждого текста.

Далее текст сопровождается рядом упражнений, общей задачей которых является автоматизация узнавания языкового материала. Развитие этого процесса начинается с узнавания изолированных слов, объединенных в морфологические классы. Затем происходит укрупнение узнаваемых единиц, узнавание переходит на уровень сочетаний. Следующий уровень узнаваемых единиц предложение. В рамках лексики, предназначенной для семантизации или повторения, формируются, закрепляются и развиваются грамматические навыки. При работе над упражнениями значительное внимание уделяется чтению вслух как способу семантизации предложения при четком артикулировании, интонировании и паузации.

 Итогом работы является умение обучающихся критически переосмыслять информацию, делать на ее основе выводы в форме аннотации (резюме), а также формулировать идею (главную мысль) текста.

TASK 1

Journal of Computational Physics 
Volume 219, Issue 1, 20 November 2006, Pages 404-417

Development of a 2-D algorithm to simulate convection and phase transition efficiently

Katherine J. Evansa, , D.A. Knolla and Michael Perniceb 
aTheoretical Division, Fluid Dynamics Group (T-3), Los Alamos National Laboratory, MS B216, Los Alamos, NM 87545, USA
bComputer and Computational Sciences Division, Modeling, Algorithms and Informatics Group (CCS-3), Los Alamos National Laboratory, MS B265, Los Alamos, NM 87545, USA
Received 13 January 2006;  revised 21 March 2006;  accepted 23 March 2006.  Available online 20 October 2006.

Accurate modeling of phase change interfaces during solidifying flows has applications to materials science and metallurgical processes. For example, castings of metal alloys can experience undesirable macrosegregation, which reduces strength and quality control. The goal is to minimize this effect through optimum design and procedure. However, monitoring solidification processes is difficult to achieve experimentally, so state of the art mathematical models of this effect are crucial.

Capturing realistic time dependent phase change interfaces within convective flow regimes is a challenge. First of all. the phase front in melting and solidifying flows is dynamic, which necessitates an accurate tracking method. Also, the release of latent heat associated with phase change creates locally stiff nonlinear-Sties at the liquid- solid interface. Further, in the case of multi-component alloy solidification, the numerical method used must provide an accurate time evolution of the coupled temperature and concentration fields. This present work is an extension of the phase change conduction problem using Jacobian-Free Newton Krylov (JFNK) [8,10].

Phase change and the energy balance need to be incorporated into the equation set to be solved and there are several options to consider. Two of the primary options are temperature versus enthalpy formulations and the choice of velocity attenuation model Here we use an enthalpy framework to be consistent with our previous work. The attenuation (commencement) of velocity as the material solidifies (liquefies) can be treated by incorporating an additional forcing term in the momentum equation that damps the velocities at the phase change front such that the deceleration and solidification rale within a cell are linked. For a simple pure material, the percent of latent heat released is analogous to the amount the material has solidified within a cell, so a term including liquid fraction can be used. The velocities can also be attenuated by prescribing that the viscosity becomes large as the material solidifies. For a detailed discussion refer to Garlling [4] and Voiler et al. [19]. Both of these velocity treatments are models, and we use the momentum sink approach.

Once the equations to lie solved are established for phase change convection, there are numerical issues to consider. This is the current focus of our research.

Activities:

Read the following words correctly:

Modeling, metallurgical, alloys, undesirable, procedure, regime, associated, to necessitate, enthalpy, percent, issue, latent, nonlinearities, analogous, JFNK (give the full name).

I. Say the following words and phrases in Russian.

1. phase change interface;
2. crucial;
3. casting of metal alloys;
4. state of the art;
5. capturing time;
6. accurate tracking method;
7. momentum equation;
8. temperature versus enthalpy formulations;
9. there are numerical issues to consider;
10. to be consistent with our previous work.

II. Fill in the blanks with adjectives.

III. Find the derivatives

solid –

monitor –

desire –

liquid –

far –

to conduct–

experiment –

to treat –

to add –

IV. What is the English for 

1. современное положение (дел)
2. ключевой (наиболее значительный, решающий)
3. испытывать нежелательную макроликвацию
4. посредством оптимального моделирования и методики (проведения опыта)
5. что неизбежно влечёт за собой использования методики точного распределения по категориям
6. создавать локально жёсткую нелинейность метода
7. расширение задач фазового изменения проводимости.
8. двухсторонние поля температуры и концентрации
9. существует несколько рассматриваемых опций
10. могут уменьшаться ограничением
11. уравнения импульса
12. так что степень затвердевания и скорость замедления процессов внутри ячейки связаны
13. для соответствия с нашей предыдущей работой здесь используется энтальпия как основа
14. как только установлены уравнения для фазы изменения конвекции, которые необходимо решить…
15. основы исследования.

V .Choose the correct word 

1. Phase change and the energy balance need (being, be, having been, to be) incorporated in the equation set.
2. Casting of metal alloys can (to experience, experience, be experienced, experiencing) undesirable macrosegregation, (which, who, that, what) reduces strength and quality control.
3. However, monitoring solidification process is difficult (achieving, to be achieved, to achieve, having achieved) experimentally.
4. The phase front in melting and solidifying flows is dynamic, (which, who, that, what) necessitates an accurate tracking method.
5. The release of latent heat (associating, having associated, associate, associated) with phase change creates locally stiff nonlinearities.
6. The numerical method must (to provide, providing, provide, be provided) .
7. The work is the example of the conduction problem (used, to use, using to be used) this type of equations.
8. The commencement of velocity as the material liquefies can (treat, to be treated, to treat, be treated) by incorporating an additional term.
9. The deceleration and the solidification rate within a cell (links, is linked, has to be linked, are linked).
10. The viscosity (becomes, become, have become, are becoming) large (as, like, unlike, not as) material solidifies.

VI. Find the sentences which contain

Passive structures;

Infinitive structures;

Relative pronouns structures.

VII. Find in the second paragraph words enumerating the ideas (facts)

VIII. Answer the questions. 

1. What crucial problem is spoken about in the first paragraph of the article?
2. What needs to be incorporated into the equation set?
3. Which options have to be considered working with the equations and numerical method?
4. What happens with the material viscosity as it solidifies?
5. What is the current focus of the research?

IX. Be ready with  the article summary

Пример выполнение задания данного типа предлагается:

1. The passage under consideration is taken from the article which is entitled “Development of a 2-D algorithm to simulate convection and phase transition efficiently” therefore it is obvious that the paper deals with (concerns/discusses some aspects of) the problem of the accurate modeling of phase change interfaces during solidifying flows.
2. The authors stress the fact that the main goal of the study is to minimize the effect of undesirable macrosegregation, which in its’ turn reduces strength and quality control through optimum design and procedure  though as it is pointed out in the paper is difficult to achieve experimentally.
3. In the next paragraph special attention is given to the fact  that capturing realistic time dependent phase change interfaces within convective flow regimes is a challenge/
4. To explain the idea the authors enumerate such moments as first of all, the phase front in melting and solidifying flows being dynamic, also, the release of latent heat associated with phase change creating locally stiff nonlinear-Sties,
5. Further, the numerical having to provide an accurate time evolution of the coupled temperature and concentration fields and finally coming to conclusion it is observed that present work is an extension of the phase change conduction problem using Jacobian-Free Newton Krylov (JFNK).
6. Later the authors pass to the idea phase change and the energy balance need to be interpolated into the equation set to be solved and several options are therefore considered among which temperature versus enthalpy formulations and the choice of velocity attenuation model as well as the attenuation (commencement) of velocity
7. It is also emphasized in the given paper for a simple pure material, the percent of latent heat released is analogous to the amount the material has solidified within a cell, so a term including liquid fraction can be used.
8. Summing up the information it should be noted that once the equations to lie solved are established for phase change convection, there are numerical issues to consider, which is mentioned by the authors as the current focus of their research.

TASK 2

Journal of Computational Physics 
Volume 211, Issue 1, 1 January 2006, Pages 229-248

Synergia: An accelerator modeling tool with 3-D space charge

J. Amundsona, P. Spentzourisa, , J. Qiangb and R. Ryneb 
aFermi National Accelerator Laboratory, Computing Division, CEPA/PSM, P.O. Box 500, Batavia, IL 60510, USA
bLawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, USA
Received 15 December 2004;  revised 26 April 2005;  accepted 25 May 2005.  Available online 19 July 2005.

In recent years, accurate modeling of beam dynamics in high-current low energy proton synchrotrons has become necessary because of new machines under consideration for future applications, such as the High Energy Physics neutrino program, and the need to optimize the performance of currently operating machines, such as the Spallation Neutron Source and the Fermilab Booster. These machines are characterized by high currents and require excellent control of beam losses, thus space-charge initiated halo formation is an essential component of their modeling. In order to obtain accurate predictions for realistic conditions of operation, single-particle optics and self-consistent multi-particle effects must be combined in a single simulation code.

Several computer simulations of space-charge effects in circular accelerators using particle-in-cell techniques have been developed [1-3]. These simulations have emphasized the transverse dynamics while using a less rigorous approach for the longitudinal dynamics. Synergia [4] is a package for state-of-the-art simulation of linear and circular accelerators with a fully three-dimensional treatment of space charge, and the ability to use arbitrary order maps for the single-particle optics modeling.

Synergia is designed to be a general-purpose framework with an interface that is accessible to accelerator physicists who are not experts in simulation. Space-charge calculations are computationally intensive, typically requiring the use of parallel computers. The implementation of Synergia is fully parallel, including the particle tracking and space-charge modules. The code itself is a hybrid system based on previously developed accelerator physics codes. Synergia includes enhancements to these codes as well as new integration and interface modules. There is at least one other example of an accelerator framework which reuses existing codes [5]. Synergia distinguishes itself by being designed to provide a high level framework specifically for studying 3D multi-particle dynamics in a massively parallel computing environment.

Synergia was designed to be distributable to the particle accelerator community. Since compiling hybrid code can be a complicated task which is further complicated by the diverse set of existing parallel computing environments. Synergia includes a build system that allows it to be compiled and run on various platforms without requiring the user to modify the code and/or build system_

Activities

Read the following words correctly:

Modeling, transverse dynamics, synchronotrons, machines, techniques, Spallation Neutron Source, halo formation, multi-particle effect, emphasized, linear and circular accelerators, accessible, physicists, typically requiring, hybrid system, longitudinal, enhancement, distributable.

I. Say the following words and phrases in Russian.

1. high currents;
2. space-charge modules;
3. spallation;
4. state-of-the-art simulation;
5. particle-in-cell;
6. to compile;
7. example of an accelerator framework;
8. rigorous approach;
9. arbitrary order map;
10. beam losses.

II. Fill in the blanks with adjectives.

III. Find the derivatives

little –  

little –

far –

type –

mass –

to use–

circle –

able –

to form –

IV. What is the English for 

1. достигнутый (реальный внедрённый)
2. поскольку гибридный компилирующий код может быть сложной задачей
3. …из-за рассматриваемых механизмов для будущих приложений
4. ранее разработанные коды физики ускорителя
5. широкомасштабная параллельная вычислительная среда (окружение)
6. …удобен для физиков, работающих с ускорителями, которые не являются экспертами в области моделирования
7. реализация…является полностью параллельной
8. необходимость оптимизировать работу современных операционных машин
9. для того, чтобы достичь точного прогноза для практических условий работы механизмов
10. отличается тем, что она была разработана
11. метод крупных частиц
12. делать акцент на динамике поперечного развития
13. модуль распределения частиц
14. …в то же самое время используя менее скурпулёзный подход…
15. синхротроны на сильноточных низкоэнергетических протонах.

V .Choose the correct word 

1. …because of the need (optimize, optimizing, to be optimized, to optimize) the performance of currently operating machines.
2. These machines (characterize, are characterized, are characterizing, have characterized) by high currents and require excellent control of beam losses.
3. Single-particle optics and self-consistent multi-particle effects must (to be combined, being combined, combine, be combined) in a single simulation code.
4. These simulations (emphasizing, to emphasize, have emphasized, have been emphasized) the transverse dynamics.
5. It is a package with the ability (to use, use, using, to be used) arbitrary order maps for the single-particle optics modeling.
6. It is designed to be a general-purpose framework with an interface (who, that, what, whose) is accessible to accelerator physicists (who, that, what, whose) are not experts in simulations.
7. Synergia distinguishes itself by (be designed, to be designed, being designed, have designed) to provide high-level framework..
8. Synergia was designed (have been, being, to be, be) distributable to the particle accelerator community.
9. Compiling hybrid code can (have been, being, to be, be)
10. It includes a system that allows it (have been, being, to be, be) compiled without (requiring, require, to require, to be required) the user to modify the code.

VI. Find the sentences which contain

Passive structures;

Modal verbs structures;

Relative pronouns structures.

VII. Answer the questions. 

1. Why the problem of accurate modeling of beam dynamics in high current low energy proton synchronotrons?
2. What are the main characteristics of the machines under consideration?
3. What is necessary to obtain accurate predictions for realistic conditions?
4. What does ‘Synergia’ mean?
5. What are ‘Synergia’s’ main characteristics?

VIII. Be ready with  the article summary

TASK 3

Journal of Computational Physics 
Volume 216, Issue 2, 10 August 2006, Pages 780-801

Spectral difference method for unstructured grids I: Basic formulation

Yen Liua, , Marcel Vinokurb and Z.J. Wangc, 1,
aNASA Ames Research Center, Moffett Field, CA 94035, United States
bEloret Corp., Sunnyvale, CA 94087, United States
cDepartment of Aerospace Engineering, Iowa State University, 2271 Howe Hall, Ames, IA 50011, United States
Received 6 May 2005;  revised 11 November 2005;  accepted 4 January 2006.  Available online 2 March 2006.

A current problem of great interest is to develop a numerical method for conservation laws with the following properties: that it be (a) conservative, (b) high-order accurate, (c) geometrically flexible, (d) computationally efficient, and (e) simply formulated. Simplicity and computational efficiency can be achieved using structured grids. The earliest and most widely used method is the finite-difference (FD) method employing a body-fitted curvilinear coordinate system [3.37], with the equations written in strong conservation law form [39]. The spatial differencing is essentially one-dimensional, and carried out along coordinate directions. Thus a large number of data points are ignored in high-order stencils. Near boundaries, the stencil has to be modified with one-sided formulas. Since numerical grid generators are mostly only second-order accurate, the numerical differencing of grid point coordinates in evaluating metric terms can severely degrade the accuracy of the solution if the grid is not sufficiently smooth. The unknowns are solution values at grid points. Therefore the true integral conservation laws can only be satisfied to second-order accuracy. When a single structured grid is not feasible for very complex geometries, multi-block patched or overlapping grids are employed [4]. At interface boundaries between patches, or in overlapped regions, the high accuracy is generally degraded or sophisticated interface algorithms are needed.

In order to satisfy the integral conservation laws, finite-volume (FV) methods were developed, e.g. [29.19]. The unknowns are now cell averages over quadrilaterals (2D) or hexahedra (3D). A high order reconstruction in terms of neighboring unknowns is used to calculate flux integrals over cell boundaries, using Riemann solvers and appropriate limiters. In practice, the conventional finite-volume method for structured grids does not overcome the limitations of the finite-difference method. The reconstruction is still one-dimensional along coordinate directions. While geometric quantities such as surface area vectors or cell volumes can be precisely calculated, flux integrals and volume integrals are usually evaluated by one-point quadratures, and are only second-order accurate. Both methods suffer significant loss of accuracy for very unsmooth, highly curved grids.

In order to achieve geometric flexibility along with high accuracy, we normally use an unstructured grid consisting of triangles in 2D and tetrahedra in 3D

Activities

Read the following words correctly:

Dimensional, severely, flux, quadrilateral, hexahedra, quadrature, triangle, tetrahedral, geometrically flexible, computational efficiency, structured, finite difference, curvilinear, sufficiently smooth, neighboring unknowns.

I. Say the following words and phrases in Russian.

1. stencil;
2. feasible;
3. patched or overlapping grids;
4. sophisticated interface algorithm;
5. cell averages;
6. flux integrals;
7. to overcome the limitations;
8. computationally efficient;
9. second-order accurate;
10. a problem of great interest.

II. Fill in the blanks with adjectives.

III. Find the derivatives

structure –

to flex –

sign –

to construct–

to know –

to compute–

simple –

to conserve –

grade –

IV. What is the English for 

1. наряду с высокой точностью
2. в значительной степени искривленные сетки
3. значительное снижение точности
4. в то время как геометрические величины
5. на практике же традиционный метод конечных объёмов…
6. в исчислении сопредельных неизвестных величин
7. чтобы соответствовать законам сохранения интегралов
8. одиночно структурированная решётка невыполнима для сложно структурированных  геометрий
9. могут серьёзно ухудшить точность решения
10. поскольку численные производители (генераторы) второго порядка точности
11. криволинейные координатные системы
12. простота и вычислительная производительность (эффективность) могут быть достигнуты с использованием структурированных решёток
13. используются восстановленные многоблочные или перекрывающиеся решётки
14. Восстановление всё ещё является одномерным по всем направлениям системы координат.

V .Choose the correct word 

1. In order to satisfy the laws such methods (developed, have developed, were developed, being developing).
2. A high order reconstruction is used (to calculate, calculate, calculated, calculating) flux integrals.
3. Surface area vectors  or cell volumes can (calculate, to be calculated, to calculate, be calculated).
4. Flux integrals and volume integrals (are evaluated, evaluate, are evaluating to be evaluated) by one-point quardratures.
5. We normally use the grid to achieve geometric flexibility along (to, at, with, by) high accuracy.
6. A current problem is (developing, being developed, to develop, develop) a numerical method for conservation laws.
7. Computational efficiency can (achieve, to be achieved, be achieved, achieving) using structured grids.
8. The earliest method is the FD method (used, using, to use, uses) a body fitted curvilinear coordinate system.
9. It has equations (written, to write, writing, write) in strong conservation law form.
10. The stencil has (to be, being, be, having been) modified with one-sided formulas.
11. Therefore the true conservation laws can only (to be, being, be, having been) satisfied to second order accuracy.

VI. Find the sentences which contain

Passive structures;

Participle structures;

Modal verbs structures.

VII. Answer the questions. 

1. What conservation laws numerical method properties are mentioned in the beginning of the passage?
2. What helps the numerical method to be simple and computationally effective?
3. Would you describe the finite difference method.
4. What is the main disadvantage of a single structured grid?
5. What does the finite volume method deal with?
6. What do both the FD and the FV methods suffer from?
7. would you give the unstructured grid characteristics.

VIII. Be ready with  the article summary

TASK 4

Journal of Computational Physics 
Volume 204, Issue 2, 10 April 2005, Pages 490-519

A high order mixed vector finite element method for solving the time dependent Maxwell equations on unstructured grids

R.N. Riebena, , G.H. Rodrigueb, c and D.A. Whitea 
aDefense Sciences Engineering Division, Lawrence Livermore National Laboratory, P.O. Box 808 – L419, Livermore, CA 94551, USA
bUniversity of California at Davis, Department of Applied Science, Davis, CA, USA
cLawrence Livermore National Laboratory, Institute for Scientific Computing Research, P.O. Box 808 – L227, Livermore, CA 94551, USA
Received 15 March 2004;  revised 16 September 2004;  accepted 12 October 2004.  Available online 30 November 2004.

Methods for solving the full vector form of the coupled first order Maxwell equations (or the Ampere and Faraday laws) have been in existence since the original Yee scheme [1]. In the standard formulation, the electric field is discretized over a point grid that is offset both spatially and temporally from a "dual-grid" over which the magnetic field is discretized. The curl operator is approximated with a second order central di:'orence formula. The system is integrated in time via a second order "leap frog" update method where field values at a current time step are calculated in terms of the field values at previous time steps'[l]. The method is conditionally stable and consistent, leading to second order convergence as the grid is refined in space and time [2].

In addition, the Yee scheme has several desirable properties from a computational physics viewpoint, namely: conservation of numerical charge and energy, proper modeling of field discontinuities, divergence free fields and no spurious modes. The dual-grid formulation facilitates conservation of numerical charge; at every interior primary node, the sum of the electric field components on the edges connected to that node is zero, hence there is no net charge in the mesh interior. Likewise, at every dual node, the sum of the magnetic field components on the dual-edges connected to that node is zero. Since the dual-edges are the faces of the primary grid, this implies a net zero flux through the primary faces and hence divergence free magnetic fields. Use of the second order accurate leap-frog method leads to conservation of numerical energy in a time averaged sense. To account for open-region problems (e.g. the Sommerfeld radiation boundary condition), several techniques have been developed such as the absorbing boundary condition (ABC) and the perfectly matched layer (PML) [3,4]. The combination of these properties along with the method's efficiency, elegance and ease of implementation have established the FDTD as the benchmark method in computational electromagnetics (СЕМ) to which all other methods are compared.

Despite these benefits, the method is certainly not without it limitations, and it is precisely these limitations which have lead to the development of new, more advanced methods. The shortcomings of the FDTD method are mainly twofold. The first is the restriction of the method to Cartesian grids (or those which can be mapped to Cartesian grids).

Activities

Read the following words correctly:

Spatially, scheme, discretized, previous, convergence, desirable proprieties, modeling, divergence, interior, spurious, techniques, method’s efficiency, boundary conditions, advanced, precisely.

I. Say the following words and phrases in Russian.

1. benchmark
2. twofold
3. conditionally stable and consistent
4. curl operator
5. “leap frog” update method
6. elegance and ease of implementation
7. to facilitate conservation of numerical charge
8. radiation boundary condition
9. the restriction of the method
10. magnetic field is discretized

II. Fill in the blanks with adjectives.

III. Find the derivatives

to limit–

precise –

to exist–

to form–

to lead –

to combine–

magnet –

perfect –

to radiate –

IV. What is the English for 

1. недостатки метода являются по своей основе парными
2. естественно, что данный метод не без ряда, присущих ему ограничений
3. это подразумевает прохождение несмешанного потока через основные грани
4. то есть отличается пространственно и по времени от «сдвоенной сетки»
5. приводит к сохранению численной энергии усреднённой по времени
6. поскольку заряд сети отсутствует внутри ячейки
7. имеет некоторые желаемые свойства с точки зрения вычислительной физики
8. так как решётка усовершенствуется во времени и в пространстве
9. для объяснения  задач открытой области были разработаны некоторые методики.

V .Choose the correct word 

1. Methods for solving the full vector form (were, are, have been, are being) in existence since the original Yee schemes.
2. In the standard formulation the electric field (is discretized, discretizes, to discretize, is discretizing) over the point grid.
3. The curl operator (is approximating, approximates, has approximated, is approximated) with the second order central difference formula.
4. Field values at a current time step (are calculated, calculate, are calculating, have calculated) in terms of the field values.
5. The sum of the electric field components on the edges (connecting, connect, connected, to connect) to that node is zero.
6. Use of the method leads (at, in at, to) conservation of the numerical energy.
7. To account for open region problems several techniques (are developing, have been developed, develop, have developed).
8. The combination of these properties along (with, at, to, by) the method’s efficiency have established the FDTD as the benchmark method in computational electromagnetics to (what, who, which, that) all other methods are compared.
9. The first is the restriction of the method to Cartesian grids, or those (what, who, which, whose) can (being mapped to be mapped, be mapped, map) to Cartesian grids.

VI. Find the sentences which contain

Passive structures;

Participle structures;

Relative pronouns structures.

VII. Find in the passage English equivalents of the  following words :

Несмотря на, наряду с, например, поскольку (так как), поэтому, следовательно, подобным образом, а именно, то есть, кроме того, посредством.

VIII. Answer the questions. 

1. What does the “leap frog” update method mean?
2. What desirable proprieties has the scheme mentioned in the second paragraph?
3. Why is the FDTD method considered to be the benchmark in CEM?
4. Are there any limitations or shortcomings in the FDTD method?

IX. Be ready with  the article summary

Используемая литература

1. Katherine J. Evans , D.A. Knoll and Michael Pernice. Development of a 2-D algorithm to simulate convection and phase transition efficiently. Journal of Computational Physics Volume 219, Issue 1, 20 November 2006, Pages 404-417
2. J. Amundson, P. Spentzouris, , J. Qiang and R. Ryne. Synergia: An accelerator modeling tool with 3-D space charge. Journal of Computational Physics Volume 211, Issue 1, 1 January 2006, Pages 229-248
3. Yen Liu , Marcel Vinokur and Z.J. Wang. Spectral difference method for unstructured grids I: Basic formulation. Journal of Computational Physics Volume 216, Issue 2, 10 August 2006, Pages 780-801
4. R.N. Rieben , G.H. Rodrigue and D.A. White. A high order mixed vector finite element method for solving the time dependent Maxwell equations on unstructured grids. Journal of Computational Physics Volume 204, Issue 2, 10 April 2005, Pages 490-519
5. Грайс Г.П. Логика и речевое общение // Новое в зарубежной лингвистике. - Вып. 16. Лингвистическая прагматика. - М, 1985.
6. Кожина М.М. О речевой системности научного стиля сравнительно с некоторыми другими. - Пермь, 1972.
7. Комиссаров В.Н. Теория перевода (лингвистические аспекты): Учеб. для ин-тов и фак. иностр. яз. - М.: Высшая школа, 1990.
8. Пумпянский    А.Л.    Введение    в    практику    перевода    научной    и технической литературы на английский язык. - М.: Наука, 1965.- 304 с
9. Рябцева Н.К. Научная речь на английском языке. Руководство по научному изложению. Словарь оборотов и сочетаемости общенаучной лексики:  Новый  словарь-справочник  активного  типа  (на  английском языке). - М.: Флинта. - Наука, 2000.

Словари

1. Большой англо-русский политехнический словарь = The comprehensive English-Russian scientific and technical dictionary: В 2-х т // СМ. Баринов и др.: М.: Руссо, 2003.
2. Lingvo 10 Большой англо-русско-английский общелексический словарь. Электронная версия, 2004.