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磁瑞利-泰勒不稳定性非线性演化数值模拟
曹启伟, 肖德龙, 杨显俊, 王建国
计算物理    2021, 38 (1): 5-15.   DOI: 10. 19596/ j. cnki. 1001-246x. 8237
摘要953)   HTML115)    PDF (10495KB)(1098)   

    基于理想磁流体力学模型,采用5WENO有限差分格式结合磁场伪散度清除投影算法,发展二维数值模拟程序,利用线性理论对程序进行检验,在此基础上研究磁瑞利-泰勒(MRT)不稳定性非线性演化物理过程和发展规律。结果表明:垂直于加速度方向磁场在线性和非线性阶段对MRT扰动发展都有较强的制稳作用,而平行于加速度方向磁场在线性阶段对MRT扰动发展影响较小,但在MRT扰动非线性发展阶段会对由于流场变化产生的K-H不稳定性有显著的制稳作用,从而抑制总的扰动发展。在MRT非线性发展过程中,由于波模耦合相互作用,单模演化会产生高次谐波;双模演化会产生除基模和谐波以外的其他波模,其扰动幅度甚至超过基模;多模演化过程中发生逆级联过程,即短波长扰动逐渐向长波长扰动发展。


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金属纤维烧结过程的分数阶模型
郑洲顺, 刘振, 耿婷婷, 吴晓新, 汤慧萍, 王建忠
计算物理    2019, 36 (5): 595-602.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7910
摘要295)   HTML1)    PDF (9965KB)(1159)   
基于金属纤维烧结结点的几何模型,运用Caputo分数阶微分方程,建立时间分数阶表面扩散模型,使用有限差分法求数值解,实现金属纤维烧结过程的数值模拟.对不同的阶数进行模拟,得到0~1阶烧结过程数值结果及颈长变化规律;在阶数为0.9阶时,模拟初始夹角为0°、30°、60°、90°时的烧结过程.结果表明:阶数等于1时的结果与整数阶扩散模型一致;烧结的初始阶段,整数阶与分数阶模拟的颈半径迅速生长,随着烧结的进行,分数阶模拟的烧结颈长出现局部波动,最后以大于整数阶的增长速率增长;阶数固定时,初始夹角越小,增长速率越大.分数阶表面扩散模型比整数阶表面扩散模型能更好地描述纤维烧结过程中烧结结点的复杂变化.
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贝纳德对流产生的温差条件
齐锦刚, 高勇, 赵作福, 王家毅, 李扬, 吴敌, 王建中
计算物理    2014, 31 (6): 675-680.  
摘要436)      PDF (870KB)(1383)   
在Boussinesq近似的基础上,忽略贝纳德对流扰动方程二阶和更高阶的扰动,建立速度场和温度场的扰动方程.通过无量纲处理得到控制贝纳德对流的超越方程,利用MATLAB求解超越方程,得到实验室产生贝纳德对流的参数,为贝纳德对流实验提供参考和指导.
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一种捕捉多向刚性爆轰波的激波定位随机投影方法
王建航, 陈方, 刘洪, 王兰, 郑忠华
计算物理    2014, 31 (6): 648-658.  
摘要316)      PDF (6285KB)(1023)   
提出一种激波定位随机投影方法,利用当地随机投影,引入激波指示器并提出恰当的判定当地投影区域的规则,使爆轰波多向推进的问题得以解决。数值实验表明,激波定位随机投影方法不仅适用于爆轰波的多向推进,还能高效求解刚性反应方程,易于推广到三维情况。
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基于扩散滤波方法的地震数据修复技术
陈可洋, 陈树民, 李来林, 吴清岭, 范兴才, 刘振宽, 王建民
计算物理    2014, 31 (4): 465-470.  
摘要411)      PDF (2950KB)(1160)   
将基于偏微分方程的图像修复技术引入到地震资料数字处理领域,提出基于扩散滤波方法的地震数据修复技术.将待修复数据区域附近的未受损数据按照一定的扩散函数规则,通过扩散滤波方法将其扩散至待修复区域,每次迭代计算仅更新待修复区域内的数据,未受损区域内的数据保持不变,根据迭代前后的残差与阈值比较,最终确定迭代终止的条件.地震数据插值处理以及地震数据的局部修复处理2个应用实例表明,采用扩散滤波方法的地震数据修复技术可以修复地震数据,能够有效恢复缺失的地震波场信息,在地震资料数字处理中有一定的应用价值.
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基于扩散滤波的多尺度分解和重构方法及应用初探
陈可洋, 范兴才, 吴清岭, 陈树民, 李来林, 刘振宽, 王建民, 关昕
计算物理    2013, 30 (6): 855-861.  
摘要261)      PDF (1869KB)(1315)   
从各向异性PM方程出发,推导多维扩散滤波微分方程的离散格式及其稳定性条件,首次构建基于扩散滤波的多尺度分解和重构方法,给出两种具体实施方案及其关键步骤.地震资料应用表明,所提方法分解和重构信号的过程合理可靠,其中方案①的2D傅里叶波数谱能量随尺度的增加而远离谱中心点,其残差信号表现为高波数信号,在随机噪声压制中取得了较好的效果;方案②的2D傅里叶波数谱能量随尺度的增加而靠近谱中心点,其残差信号表现为低波数信号,在低频逆时噪声压制中取得了较好的效果.所提方法计算过程简单易实现,对于信号处理提供了一种多尺度分解和重构方法,在地震信号处理领域具有较高的应用价值.
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双重弹性波波场分离数值模拟及相关理论证明
陈可洋, 吴清岭, 范兴才, 陈树民, 李来林, 刘振宽, 王建民, 关昕
计算物理    2013, 30 (6): 843-854.  
摘要338)      PDF (3094KB)(1258)   
提出一种等效的双重弹性波波场分离数值模拟方法,用于模拟纯纵波和纯横波分离模式的质点振动速度、位移以及散度场和旋度场,并将该方法应用于全弹性波波动方程数值模拟中.同时,详细推导双重弹性波波场分离波动方程的高阶交错网格有限差分数值计算公式及其稳定性条件、数值频散关系和完全匹配层(PML)吸收边界条件.理论分析和数值计算均表明,该方法可以实现高精度双重弹性波波场分离数值模拟,且纯纵波和纯横波得到完全分离,边界吸收效果较好.与前人工作相比,存储量和计算时间均得到有效改善,数值计算结果进一步验证了该方法的优越性.
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场致爆炸发射阴极表面微凸起热效应的数值研究
左应红, 王建国, 范如玉, 朱金辉, 牛胜利
计算物理    2013, 30 (5): 745-752.  
摘要320)      PDF (2364KB)(1178)   
研究场致发射电流密度与阴极表面微凸起顶部的温度之间的高度非线性关系,用数值方法计算在外加宏观电场条件下,不同顶底半径比微凸起的热效应.结果表明:当微凸起顶底半径比值不同时,由于微凸起的微观电场增强因子不同,当微凸起顶部温度达到阴极材料的熔点时,微凸起内部温度分布差异显著;当外加宏观电场相同时,微凸起的顶底半径比越小,爆炸发射延迟时间越短;对于顶底半径比确定的微凸起而言,爆炸电子发射延迟时间随外加宏观电场强度的减小而成指数规律增长.
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低渗透多孔介质非达西渗流动边界界面追踪
刘文超, 姚军, 王建忠
计算物理    2012, 29 (6): 823-827.  
摘要301)      PDF (418KB)(1163)   
基于低渗透多孔介质非达西不稳定渗流的动边界数学模型,推导动边界移动速度的微分表达式,揭示动边界移动速度与动边界上地层压力关于径向距离的二次导数成正比;由此利用拉格朗日三点插值公式求得动边界附近控制方程的有限差分格式,并对下一时刻动边界的精确位置进行追踪.有限差分方法的数值结果表明界面追踪法可较好地反映低渗透多孔介质非达西不稳定渗流动边界的移动规律.
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磁场成型对锶铁氧体磁性能影响的模型研究
齐锦刚, 赵作福, 张东军, 李峰, 王建中, 王君
计算物理    2011, 28 (6): 901-905.  
摘要289)      PDF (821KB)(1160)   
磁场成型是锶铁氧体获得高性能永磁材料的关键工艺.利用已建立的数学模型,研究锶铁氧体磁畴中心和材料几何中心相对位置变化对锶铁氧体磁性能的影响.结果表明,磁畴中心向下偏移比其向上偏移时,外磁场对磁畴中心的作用效果明显;同时当试样呈平面时,外磁场全部垂直作用于试样上,有效作用为最佳,并可以得到高矫顽力各向异性锶铁氧体.
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高空核爆炸注入辐射带电子的大气扩散损失
牛胜利, 罗旭东, 王建国, 乔登江
计算物理    2011, 28 (4): 569-575.  
摘要376)      PDF (294KB)(1197)   
利用辐射带电子大气倾角扩散的福克-普朗克方程,通过推导与拟合处理扩散系数表征式,构造二阶精度有限差分格式,给出辐射带捕获电子大气扩散损失的数值计算方法.计算高空核爆炸裂变β谱电子注入辐射带后在不同L壳上的通量损失和能谱变化,结果表明,当L < 1.3时,大气作用引起的扩散损失效应明显,低能电子比高能电子消失要快,电子通量初始阶段衰减很快,随后逐渐近似成时间指数函数形式衰减.
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非均匀大气中γ射线输运的蒙特卡罗模拟方法
陶应龙, 朱金辉, 王建国, 牛胜利, 范如玉
计算物理    2010, 27 (5): 740-744.  
摘要377)      PDF (241KB)(1056)   
γ射线在高空大气中的输运问题常采用蒙特卡罗方法进行模拟,但由于大气是非均匀连续介质,通常需要根据高度上的密度变化将大气进行分层处理.高空大气密度变化非常剧烈,精细的分层会带来很大的计算量.针对非均匀连续介质中的粒子输运问题,利用质量距离抽样方法代替传统的步长抽样方法,提出一种可直接模拟粒子在非均匀连续介质中输运的蒙特卡罗方法,实现γ射线在非均匀大气中输运的蒙特卡罗模拟,并与MCNP程序的计算结果进行比较,结果符合较好.
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原子轨道强耦合方法研究He2+-H-碰撞的电荷转移过程
闫世杰, 刘玲, 王建国
计算物理    2009, 26 (2): 254-260.  
摘要267)      PDF (374KB)(1261)   
应用双中心原子轨道强耦合方法研究He2+-H-碰撞的单次电荷转移过程.计算中,对入射粒子He2+,包含n=1~7的所有束缚态,计算的能量本征值与NIST标准数据在百分之几的精度内符合很好;对靶H-,包括一个束缚态1s和五个连续态ns(n=2~6),束缚态能量与他人理论结果一致.在4~400 keV的入射粒子能量范围,计算单电子俘获过程的总截面及到各个壳层上的态选择截面.发现在较低的入射粒子能量,电子主要俘获到He+离子主量子数n=3~5的壳层,高能区俘获到n=2的壳层为主;对同一主量子数n,在低能区俘获到高角动量态(l=n-1,n-2)的电荷转移截面相对较大,在高能区主要俘获到l=1的p壳层.同时还计算入射粒子能量分别为4 keV和400 keV时,电子俘获到激发态辐射退激发产生的电荷转移发射光谱,并发现cascade效应的影响很大.
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通用二维半导体器件模拟软件的设计
贡顶, 王建国, 张殿辉, 张相华, 韩峰, 童长江, 张茂钰
计算物理    2007, 24 (2): 247-252.  
摘要456)      PDF (309KB)(1409)   
介绍自行研制的通用二维半导体器件模拟软件GSS,该软件的求解器同时实现了漂移扩散模型和流体动力学模型,可对多种材料、不同结构的器件进行稳态和瞬态计算.作为算例,应用该软件对NPN三极管和MESFET管进行了数值模拟,给出了IV曲线、电子密度分布和温度变化等.
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无需线搜索的并行非线性共轭梯度法
王建, 迟学斌, 谷同祥, 冯仰德
计算物理    2006, 23 (1): 50-56.  
摘要279)      PDF (215KB)(1273)   
给出了一类无需线搜索的无约束最优化并行算法--并行非线性共轭梯度法(NLS-PNCG),用一个固定的公式来计算搜索步长,较常用的共轭梯度法计算量小.并且证明了目的的全局收敛性,给出了数值试验,结果显示NLS-PNCG优于线搜索的非线性共轭梯度法(NCG).
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时域积分方程数值求解中自项的修正方法
王建国, 罗根新
计算物理    2002, 19 (3): 249-252.  
摘要260)      PDF (173KB)(983)   
提出了一种修正二维瞬态散射问题中矢量势自项(selfterm)的计算方法.在传统方法中,矢量势用三维格林(Green)函数表示,其中在自项计算中通常忽略同一面块上的源点和场点之间的时间延迟,修正方法中引入了这种时间延迟.并进行了数值实验.这种修正传统方法对开结构瞬态散射问题的电场积分方程能得到稳定的解.
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基于样条逼近有限体积法的通量分裂算法
王建立, 任玉新, 沈孟育
计算物理    2000, 17 (4): 421-425.  
摘要238)      PDF (288KB)(1116)   
研究了任意曲线坐标系中求解双曲型守恒律的高精度、无波动样条逼近有限体积方法,比较了三种不同的通量分裂技术在这种方法中的应用。数值实验表明,在不同的通量分裂技术下,该方法对流场中的激波和接触间断都有很高的分辨率。
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CUSI网络与遗传算法结合计算油气储层物性参数
陈遵德, 蒋先艺, 王建华
计算物理    1998, 15 (6): 761-768.  
摘要272)      PDF (250KB)(1020)   
油气储层物性参数(简称储层参数)是储层描述的重要参数。考虑到地震数据求取储层参数的复杂性与BP网络非线性映射需要利用全体样本信息且学习效率低等不足,提出采用完全利用样本信息(CUSI)的网络与遗传算法结合计算储层参数的方法。
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基频谐振过电压的稳定性(Ⅰ)
王建, 王政贤
计算物理    1998, 15 (3): 267-272.  
摘要273)      PDF (177KB)(1059)   
运用Galerkin方法和Runge-Kuta法模拟了电力系统中发生的基频谐振过电压的稳定性,给出了这种稳定性与系统参数变化之间的关系,为认识电力系统中更深层次的分叉现象打下基础。
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微波谐振腔的瞬态响应研究
王建国, 俞汉清, 陈雨生, 范如玉, 葛德彪
计算物理    1997, 14 (6): 755-759.  
摘要232)      PDF (199KB)(1100)   
应用非正交网格时域有限差分算法,模拟了在高斯脉冲和高斯脉冲调制正弦波激励下有激励孔微波谐振腔的激励和谐振过程,分析了谐振频率。模拟结果表明:在微波谐振腔内,激发出了最接近脉冲激励源主频的若干个谐振态。
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居住建筑二维层流室内自然通风的数值模拟
王政贤, 赖定文, 王建, 卫兆骥, 李群宏
计算物理    1996, 13 (1): 29-37.  
摘要239)      PDF (776KB)(1063)   
本文用Simpler算法结合人工压缩性方法并首创"分区解法"对我国现有三室一厅住宅模式的自然通风质量进行了数值模拟,获得了住宅内部的流场分布与压力分布等主要数据。相应形成的软件具有通用性,从而为优化居住建筑的通风质量提供有效的科学评判和分析手段。
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微波脉冲与圆柱腔体耦合的时域有限差分模拟
王建国, 屈华民, 华鸣, 张廷斌, 陈雨生, 范如玉
计算物理    1995, 12 (1): 10-18.  
摘要258)      PDF (513KB)(1078)   
给出了微波脉冲与腔体上孔洞线性耦合的物理模型,讨论了数值模拟的时域有限差分方法以及吸收边界条件,计算了不同大小和位置孔洞的耦合过程,分析了耦合对孔洞大小和入射场偏振方向的依赖关系.
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区域分析理论在临界阻尼电阻计算中的应用
赖定文, 王建, 王政贤
计算物理    1990, 7 (1): 69-78.  
摘要235)      PDF (580KB)(1066)   
国内外广泛采用三次曲线逼近铁芯电感元件磁化曲线的结果,电力系统中各种振荡回路的周期性运行状态的描述,导致一类三次微分系统周期解的研究。将区域分析理论用于这类微分系统的近似分析,又使其中的二次代数极限环与临界阻尼电阻的计算公式化、程序化。与传统的算法相比,本文提供的算法更易被工程技术人员所接受。
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电子束曝光中的蒙特卡罗方法
魏茂新, 王建琨, 乔谊正
计算物理    1986, 3 (4): 415-423.  
摘要259)      PDF (504KB)(968)   
本文用蒙特卡罗方法模拟了散射电子束在PMMA电子束胶层中的能量沉积分布。为兼顾节约计算机CPU运行机时和物理概念的严谨性而提出了混合式步长的模拟方法。在处理电子穿越胶-衬底的边界时,本文采用宁一种几率确定法,用以判断电子是否在界面处发生一次弹性散射。得出了电子在胶层中的前散射和背散射的能量沉积分布图。
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用蒙特卡罗方法计算子宫颈癌腔内放射治疗的剂量分布
缪铨生, 苏炳华, 王建明, 史秉璋, 杨琦, 徐开埜, 姜树权
计算物理    1984, 1 (1): 54-64.  
摘要280)      PDF (629KB)(1054)   
本文提出了用蒙特卡罗方法计算放射治疗剂量分布的问题,此法的优点在于考虑了组织成份,器官的物理几何形态,它准确性高,使用简便。通过本法有可能使子宫颈癌内外照射剂量配合更准确、更完善,从而提高五年生存率,提高治疗效果。本法的计算原则可推广到其它医疗单位常规镭疗和后装装置应用。
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