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偏心圆环空间内自然对流的确定性及混沌

许一帆, 张虎明, 赵明

计算物理 2025, 42 (1): 28-37. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8840

摘要（79）

HTML （0）

PDF （4795KB）（187）

使用格子Boltzmann方法(LBM)研究偏心圆环空间内自然对流的非线性特性。通过最大李雅普诺夫指数图谱与游程检验的方法, 数学判定系统在高瑞利数时发展为混沌态; 根据数值解的相空间与功率谱密度(PSD)特性刻画系统通向混沌的历程。结果表明: 随着瑞利数(Ra)的增大, 偏心圆环系统的确定性解经过Hopf分岔转变为周期震荡解, 相空间轨迹由不动点转变为极限环; 随着Ra的进一步增加, 稳定的极限环分岔为二维环面, 系统进入拟周期态; 当Ra达到临界值时, 系统的相空间轨迹呈快速的指数级分离, 变得极其复杂, 其功率谱密度出现大量不可通约的基频, 混沌吸引子出现, Hopf分岔又一次发生, 最终进入混沌。

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碳纳米管内水吸附行为及等量吸附热的巨正则Monte Carlo模拟

刘晨, 刘忠军, 赵明慧, 敖庆波

计算物理 2024, 41 (2): 203-213. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8692

摘要（147）

HTML （1）

PDF （18262KB）（498）

采用巨正则蒙特卡罗方法对单壁碳纳米管-水吸附体系进行计算模拟，通过对吸附和脱附等温线、局部密度分布、等量吸附热等进行表征，系统研究298 K时孔长、孔径以及表面强度对孔隙内水吸附行为的影响。结果表明：孔径效应对孔内水吸附行为影响显著，随着孔径逐渐增大，水分子先后以单链水、双链空心水环、水团簇的排列状态在孔内完成吸附。孔长在4~8 nm范围内时，随着孔长变大，发生吸附的初始压力越来越小，但当孔长增加到10 nm时，其对初始吸附压力的影响不再明显。最后，随着表面强度增大，发生水吸附的初始压力越来越小；同时，较小表面强度水分子的毛细蒸发相变过程瞬间完成，而当表面强度提高到40 K时，毛细蒸发相变过程则呈现出连续、逐渐完成的特点。

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圆内开缝圆自然对流的Ruelle-Takens混沌道路

赵明, 王柯, 余端民

计算物理 2020, 37 (6): 667-676. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8159

摘要（398）

HTML （8）

PDF （2216KB）（1576）

使用热格子Boltzmann方法针对圆内开缝圆自然对流的流动与换热进行数值模拟，通过相空间、功率谱等进行非线性动力学特性分析，研究其流动与换热的稳定性.结果表明：随着瑞利数Ra的增加，流场的相图从开始稳定的平衡点经历Hopf分岔后转变为极限环，表明流场进入一个倍周期性振荡状态；随着瑞利数进一步增加，稳定的极限环分岔为二维环面，系统相空间结构复杂化；当瑞利数Ra大于某一临界值时，二维环面分岔突变进入混沌状态，系统在相空间中出现非常复杂的轨线结构.总体上，通过系统不同瑞利数所对应的非线性动力学特性的表现形式，表明系统经过Ruelle-Takens道路到达混沌，展现出自然对流从稳定的流动和换热发展到非线性运动特征的混沌历程.

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