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相变过程的格子Boltzmann方法模拟 赵凯, 李强, 宣益民 计算物理    2008, 25 (2): 151-156.   摘要 （294）      PDF （428KB）（2120）    可视化    应用Shan提出的伪势多相模型替代R-K着色模型,建立一种新的描述气液相变过程的格子Boltzmann理论模型,模拟蒸发(高密度转化为低密度)过程.改进了计算效率,且得到较好的计算结果.同时应用该模型从孔隙尺度模拟了多孔介质中的相变现象,验证了该模型模拟复杂相变问题的可行性. 相关文章 | 多维度评价

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人工智能加速科学仿真、设计、控制和发现 吴泰霖 计算物理    2025, 42 (2): 127-145.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.9020 摘要 （352）   HTML （26）    PDF （22676KB）（303）    可视化    近年来, 随着AI for science(科学智能)的蓬勃发展, 人工智能与各门学科的交叉融合逐渐成为一个显著的科学研究趋势。但是, AI for science所涉及的范围很广、学科众多, 因此, 将其梳理成一个统一的体系能够更好地为初入领域的研究者导航。本文认为, 尽管每一门学科研究的对象、方法看似千差万别, 但人工智能可以为科学研究提供一套普适的范式和方法, 解决各科学领域内的重要问题。本文将从科学仿真、设计和控制、发现三个方面展开综述, 明确任务设置, 梳理当前的代表性工作, 并通过具体的例子, 阐释人工智能如何为科学研究助力, 以期使读者能够更好应用已有的方法, 或者研究新的方法。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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基于Cahn-Hilliard相场方程的气体动理学格式 钟豪, 朱炼华, 包进, 郭照立 计算物理    2025, 42 (2): 171-181.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8862 摘要 （47）   HTML （0）    PDF （5287KB）（211）    可视化    在有限体积的框架下, 构造基于Cahn-Hilliard相场方程的气体动理学格式, 其界面通量由Chapman-Enskog一阶近似确定。进一步证明提出的模型可准确恢复至Cahn-Hilliard方程。通过若干算例对该模型进行测试, 并与相应的格子玻尔兹曼方法进行对比。结果表明, 该模型在界面捕捉方面具有较好的精度和数值稳定性。本文的研究拓展了气体动理学格式在相场理论的应用, 并为两相流体系统的模拟提供了方案。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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从混沌时间序列同时计算关联维和Kolmogorov熵 赵贵兵, 石炎福, 段文锋, 余华瑞 计算物理    1999, 16 (3): 309-315.   摘要 （517）      PDF （279KB）（2440）    可视化    在G-P算法的基础上提出用最小二乘法从时间序列同时计算出关联维和Kolmogorov熵的方法。对混沌系统,从本方法得出的关联维是最优的,同时也得到了Kolmogorov熵的稳定估计。并用Rosler吸引子和Lorenz吸引子为例证实了这一算法。 相关文章 | 多维度评价

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光滑质点流体动力学(SPH)方法(综述) 张锁春 计算物理    1996, 13 (4): 385-397.   摘要 （588）      PDF （435KB）（3036）    可视化    综合介绍了一种新的纯(Lagrangian方法——光滑质点流体动力学(SPH)方法,由于它计算空间导数时不需要使用网格,从而避免了高维拉氏差分网格法中的网格缠结和扭曲的麻烦,它对非对称的和内含真空区域的三维问题特别有效。重点介绍了该方法的理论基础,流体动力学方程组的推导,人为粘性和热传导,自引力、汇和磁场,光滑核的选取,以及SPH执行过程等有关问题 相关文章 | 多维度评价

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辐射扩散计算方法若干研究进展 袁光伟, 杭旭登, 盛志强, 岳晶岩 计算物理    2009, 26 (4): 475-500.   摘要 （583）      PDF （1809KB）（3822）    可视化    辐射流体力学研究辐射的传输对流体运动的影响,并在此条件下研究流体的运动规律.实际应用问题中辐射流体力学所描述的是非常复杂的物理过程,数值模拟是主要的研究手段之一.模拟通常采用流体计算和辐射计算分裂求解的方法.讨论求解辐射扩散方程时迫切需要解决的一些计算方法问题,包括大变形网格上扩散计算格式与非线性迭代方法,并简要介绍部分研究进展. 相关文章 | 多维度评价

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基于多项式混沌的全局敏感度分析 胡军, 张树道 计算物理    2016, 33 (1): 1-14.   摘要 （361）   HTML （14）    PDF （658KB）（2210）    可视化    回顾基于多项式混沌和方差分解的全局敏感度分析方法，针对高维数随机空间和高阶多项式混沌展开面临的“维数灾难”问题，采用回归法、稀疏网格积分及基于l1优化的稀疏重构技术（即压缩感知技术）来减少非嵌入式多项式混沌方法所需的样本配置点数目.针对几个典型响应面模型（包括Ishigami函数、Sobol函数、Corner peak函数和Morris函数）进行Sobol全局敏感度指标计算，展示多项式混沌方法在基于方差分解的全局敏感度分析中的有效性. 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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UPML吸收边界条件统一建模与优化方法 柴焱杰, 孙继银, 李琳琳, 孙东阳 计算物理    2011, 28 (3): 413-419.   摘要 （454）      PDF （505KB）（1493）    可视化    单轴各向异性介质完全匹配层(UPML)是时域有限差分方法(FDTD)的一种理想的吸收边界条件,但多个子区域的迭代运算增加了UPML实现的难度和耗用资源.通过寻找UPML区域中介质属性的变化规律,提出实现UPML吸收边界条件的统一建模方法,并在此基础上提出两种精简辅助变量占用空间的优化算法——六区域分割方法和压缩变量方法.计算结果表明,统一建模方法只需三次循环即可完成三个方向所有介质参数及迭代系数的初始化;六区域分割方法虽然节省了大量无用存储空间,但速度最慢;压缩变量方法不仅节省存储空间、方便编程实现,而且提高了仿真速度. 相关文章 | 多维度评价

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基于深度学习的扩散方程扩散系数反问题求解 张延庆, 谷同祥 计算物理    2025, 42 (2): 146-159.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8892 摘要 （67）   HTML （4）    PDF （7789KB）（137）    可视化    物理信息神经网络(PINN)为偏微分方程正反问题数值求解开创了一条具有广阔应用前景的新途径。本文聚焦于扩散方程的扩散系数反演问题。针对固定系数、各向异性系数、空间依赖系数、时空依赖系数以及非线性扩散系数等问题展开了系统研究, 提出了求解各类问题所需的网络结构及求解方法。数值实验表明, PINN方法在求解扩散系数反问题时只需较少的数据即可反演出较为精确的未知系数, 并在一定噪声水平下表现出较强的稳健性。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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量子蒙特卡罗及其在凝聚态和温稠密物质中的应用 马天星, 郭婷, 黄忠兵, 林海青 计算物理    2024, 41 (6): 701-716.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8974 摘要 （210）   HTML （13）    PDF （908KB）（544）    可视化    对量子蒙特卡罗方法的发展历程和几类典型的量子蒙特卡罗方法进行了详细介绍。总结分析了其在凝聚态物质系统的输运、磁性、超导和热力学性质等方面的研究成果, 以及在温稠密物质方面的最新研究进展。最后对量子蒙特卡罗方法的发展前景进行展望。 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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数值反应堆多物理耦合关键技术 邓力, 史敦福, 李刚 计算物理    2016, 33 (6): 631-638.   摘要 （1069）   HTML （116）    PDF （1623KB）（3470）    可视化    随着计算机的快速发展和超算的应用，开展反应堆多物理、多尺度、多过程耦合成为可能.数值反应堆通过构建一个虚拟堆，在其上开展多物理过程研究，把过去孤立的过程耦合起来，去掉各种简化和近似，向高保真、精密计算逼近.研究手段由实验驱动、工程导向，向科学数值模拟转变.通过调研美国的CASL（The Consortium for Advanced Simulation of Light Water Reactors）计划和欧洲的NURESAFE（Nuclear Reactor Safety Simulation Platform）计划，结合近年核能开发中面临的挑战问题，包括软件自主化中的一些关键技术，提出在国内开展数值反应堆工程的建议设想，供业内专家学者共同探讨. 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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三维不可压N-S方程的多重网格求解 袁礼 计算物理    2002, 19 (1): 23-29.   摘要 （298）      PDF （289KB）（1401）    可视化    应用全近似存储(Full Approximation Storage,FAS)多重网格法和人工压缩性方法求解了三维不可压Navi-er-Stokes方程.在解粗网格差分方程时,对Neumann边界条件采用增量形式进行更新,离散方程用对角化形式的近似隐式因子分解格式求解,其中空间无粘项分别用MUSCL格式和对称TVD格式进行离散.对90°弯曲的方截面管道流动和4:1椭球体层流绕流的数值模拟表明,多重网格的计算时间比单重网格节省一半以上,且无限制函数的MUSCL格式比TVD格式对流动结构有更好的分辨能力. 相关文章 | 多维度评价

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辐射, 电子和离子能量方程组耦合计算的二阶时间精度分裂算法 李双贵, 杨容 计算物理    2025, 42 (2): 202-210.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8858 摘要 （33）   HTML （1）    PDF （649KB）（123）    可视化    采用二阶向后微分公式时间离散, 分别耦合迭代算子分裂方法和微分算子分裂方法, 构造辐射输运和电子、离子能量方程组二阶时间精度离散方法。采用相同时间精度离散格式, 迭代算子分裂方法数值误差小于微分算子分裂方法。与一阶向后Euler时间离散方法比较, 数值解误差相当时, 二阶时间精度的迭代算子分裂方法时间步长大一个量级, 计算量几乎没有增加, 程序实现容易且健壮性好, 可有效提高ICF物理模型数值模拟的计算效率。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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径向基函数插值方法在动网格技术中的应用 林言中, 陈兵, 徐旭 计算物理    2012, 29 (2): 191-197.   摘要 （488）      PDF （6186KB）（3230）    可视化    分析用于非结构网格的弹簧比拟和用于结构网格的无限插值动态网格方法在实际应用中的优缺点,提出无需网格连接关系的基于径向基函数(radial basis functions,RBF)插值的动网格技术并编制相应的网格运动计算程序.以二维菱形翼的旋转运动及三维菱形翼的柔性变形为例,分析不同基函数和紧支半径的选取对网格质量及计算效率的影响,并通过与弹簧比拟方法的对比验证了RBF方法的有效性.结果表明:RBF方法数据结构简单,计算效率高,适应大变形能力强,可以有效地实现计算流体力学中的网格运动问题. 相关文章 | 多维度评价

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粒子模拟程序的发展及其在激光等离子体相互作用研究中的应用 陈民, 盛政明, 郑君, 马燕云, 张杰 计算物理    2008, 25 (1): 43-50.   摘要 （567）      PDF （637KB）（2281）    可视化    介绍针对超短超强激光脉冲与等离子体相互作用研究的多维粒子模拟程序KLAP.在其一维程序KLAP1D中,考虑场电离、碰撞离化及两体碰撞效应后,程序可以用于研究短脉冲激光与中性物质的相互作用.在其三维程序KLAP3D中,为了研究加速能量达GeV的长距离激光尾波场加速问题,程序采用移动窗口技术,使得模拟尺度可以达到厘米量级.同时介绍了利用KLAP程序得到的有关THz辐射、激光与中性气体相互作用中的脉冲及离化波前演化、激光固体靶作用中表面电子加速及激光尾波场加速的研究实例. 相关文章 | 多维度评价

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全局排序的高维多目标差分进化算法在供热管网阻力辨识中的应用 于君利, 周恩泽, 刘壮阔, 徐文晓, 杨英帅, 相明宇 计算物理    2025, 42 (1): 118-126.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8825 摘要 （49）   HTML （1）    PDF （4868KB）（197）    可视化    开发一种基于全局排序的高维多目标差分进化算法作为热网阻力系数辨识方法, 将多目标算法运用于热网阻力辨识中, 并改进阻力辨识的计算流程; 将模糊数学方法运用到阻力辨识过程中, 通过辨识每根管段产生一组最优解集, 依据模糊隶属度从最优解集中选取最优解, 解决了最优解的确定问题。研究结果表明: 与单目标算法相比, 基于全局排序的高维多目标差分进化算法产生的最优解集分布均匀且集中, 获得的最优解精度较高。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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第一性原理计算Cu-Cr共掺AlN稀磁半导体 王静, 樊聪, 邓军权, 毋志民, 刘畅, 范凤, 胡爱元, 崔玉亭 计算物理    2016, 33 (1): 99-107.   摘要 （493）   HTML （0）    PDF （1282KB）（1748）    可视化    采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法，结合广义梯度（GGA）近似对Cr单掺AlN和Cu-Cr共掺AlN的32原子超原胞体系进行几何结构优化，计算它们的晶格常数，能带结构，电子态密度以及光学性质.结果表明Cr单掺AlN和Cu-Cr共掺AlN均表现为半金属性质，带隙变窄，且Cu-Cr共掺体系自旋极化作用较Cr单掺强，材料表现出良好的铁磁性.共掺杂后，光吸收的范围增宽，体系对长波吸收加强，能量损失明显减小. 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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格子Boltzmann方法中的边界条件 聂德明, 林建忠 计算物理    2004, 21 (1): 21-26.   摘要 （824）      PDF （250KB）（3791）    可视化    比较并讨论了几种格子Boltzmann方法(LBM)中的边界条件处理方法,对标准的壁面全反弹方法进行了改进,提高了壁面反弹方法的精度.通过采用d2q9模型对Poiseuille流和非定常Couette流进行数值模拟,获得了与分析解比较吻合的结果.针对不同的松弛时间τ和Re数,还给出了采取不同边界条件处理时的收敛精度,验证了小Re数时,LBM可以完全模拟N-S方程,由计算发现松弛时间τ接近1时的精度最高,τ较大时,误差较大. 相关文章 | 多维度评价

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粒子输运蒙特卡罗模拟现状概述 邓力, 李刚 计算物理    2010, 27 (6): 791-798.   摘要 （648）      PDF （475KB）（2312）    可视化    蒙特卡罗(MC)方法发展已有60多年历史,广泛应用于核科学及相关领域.MC方法超强的几何处理能力,使用精密的连续点截面参数,能够模拟各种复杂几何系统内的中子、光子、电子、α粒子、质子及其耦合输运问题.随着计算机的快速发展,通过大规模并行计算,MC方法及程序已成为模拟各种粒子输运问题的首选工具. 相关文章 | 多维度评价

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磁控忆阻器耦合Hindmarsh-Rose神经元模型及其在DNA图像加密中的应用 赵益波, 杨清, 于程程, 刘明华 计算物理    2025, 42 (2): 232-242.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8850 摘要 （37）   HTML （1）    PDF （14881KB）（109）    可视化    提出一种磁控忆阻器模型, 建立磁感应耦合Hindmarsh-Rose(HR)神经元模型。通过分岔图、李雅普诺夫指数谱、相位图以及时序图对所构建的神经元模型进行非线性动力学分析, 进而将模型所产生的混沌序列应用于DNA混沌图像加密算法。实验结果表明: 这种电磁感应HR神经元模型在磁感应强度的影响下能够产生多种放电模式和复杂的混沌行为, 并且基于该模型产生的混沌序列具有随机性, 初值敏感性, 遍历性等特点, 应用于混沌图像加密算法中具有较强的安全性。为理解神经元隐藏动力学机制和构建忆阻器神经元网络提供支持, 对神经元相关的病变治疗具有价值。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价