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2014年, 第31卷, 第1期
刊出日期：2014-01-25 上一期    下一期
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RKDG有限元法求解一维拉格朗日形式的Euler方程 李珍珍, 蔚喜军, 赵国忠, 冯涛 2014, 31(1): 1-10.  摘要 ( )   PDF(1958KB) ( )   描述一种新的求解Euler方程的拉格朗日格式,该格式用Runge-Kutta Discontinuous Galerkin(RKDG)方法在拉格朗日坐标系求解Euler方程,剖分网格随流体运动.新格式不仅保证流体的质量、动量和能量守恒,而且能够在时间和空间上同时达到二阶精度.数值算例表明在一维情况,随着拉氏网格的移动和改变,格式在时间和空间上仍保持二阶精度,并且没有数值震荡.

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抛物化Navier-Stokes方程的降维仿真模型 罗雨鸥, 宇燕, 罗振东 2014, 31(1): 11-20.  摘要 ( )   PDF(1509KB) ( )   利用特征投影分解技术和奇值分解方法,建立抛物化Navier-Stokes方程的降维仿真模型,讨论降维仿真模型解的稳定性和误差,并利用误差估计指导特征投影分解基函数的选取及特征投影分解基函数的更新.最后,用数值试验验证降维仿真模型的有效性和可行性.

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基于修正面元法的机翼静气动弹性计算 贾欢, 孙秦, 刘杰 2014, 31(1): 21-26.  摘要 ( )   PDF(2786KB) ( )   针对静气动弹性弱耦合解法多次迭代耗时较长的问题,提出一种斜率修正面元法计算气动力.该方法以机翼在不同迎角下的CFD数据作为修正基础,以直线段近似曲线段升力线,弥补面元法无法考虑非线性因素的缺陷.通过M6机翼气动力损失以及迎角补偿等静气动弹性的计算表明,相对于CFD技术,该方法保持了较高的准确度并且计算效率较高,适用于复杂结构优化.

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SPH在水下高速物体空泡发展模拟中的应用 郑俊, 于开平, 王军锋, 李昌烽 2014, 31(1): 27-32.  摘要 ( )   PDF(1755KB) ( )   考察SPH对水下高速运动物体引起的流动的模拟,并观察空泡发展过程.将SPH计算空泡形状与Logvinovich独立膨胀原理给出的空泡形状进行比较.固体壁面条件的实施通过联合使用两种不同的虚粒子方法 (Ghost Particle Method,Dummy Particle Method)实现.

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高超声速飞行器气动热环境的化学非平衡效应数值研究 张胜涛, 陈方, 刘洪 2014, 31(1): 33-43.  摘要 ( )   PDF(3489KB) ( )   针对高超声速飞行器气动热环境的化学非平衡效应进行数值模拟.首先以二维圆柱钝体为模型,采用三种气体模型比较和分析化学非平衡效应对气动特性和气动加热特性的影响;接着以三维球头钝体为模型,进一步分析化学非平衡效应及壁面催化特性对气动加热特性的影响.分析表明,化学非平衡效应对压力分布的影响不大;但它能显著缩短激波脱体距离,更重要的是,能大幅降低波后温度,对飞行器气动热环境产生深远影响.另外,壁面催化特性对传热也有较大的影响,对壁面材料催化进程的有效控制可以大幅降低壁面传热.

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冲击加载下孔洞形成微射流的最大侵彻深度 刘超, 冯其京, 秦承森, 梁仙红 2014, 31(1): 44-50.  摘要 ( )   PDF(2836KB) ( )   应用二维弹塑性流体力学欧拉程序MEPH,研究冲击载荷作用下孔洞形成的微射流.主要关注孔洞微射流的形成过程,重点分析冲击压力及孔洞半径等因素对于孔洞微射流最大侵彻深度的影响.分析孔洞塌缩形成射流的空间速度分布特征,并应用非定常射流理论,对不同冲击压力及孔洞半径条件下,微射流的最大侵彻深度进行估算,估算结果与数值模拟结果符合较好.

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α铁冲击相变的离散元方法 刘超, 石艺娜, 秦承森, 梁仙红 2014, 31(1): 51-58.  摘要 ( )   PDF(2828KB) ( )   利用离散元方法结合基于无扩散相变的两相模型、热力学相容的自由能函数与有限速率相变动力学方程,模拟α铁的冲击相变过程.得到铁的相边界、冲击Hugoniot关系及自由面速度剖面,并对不同冲击压力下加卸载过程的波系传播和相互作用过程进行分析,获得了加卸载波速特征.

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煤颗粒热解的传热传质分析 刘训良, 曹欢, 王淦, 温治 2014, 31(1): 59-66.  摘要 ( )   PDF(2350KB) ( )   采用分布活化能模型及能量守恒方程对煤颗粒热解的传热传质过程建立数学模型,模型考虑煤热解的吸热效应及挥发分逸出时对流换热的影响.与有关煤粉和大颗粒煤热解的实验数据对比,对模型进行验证.针对煤颗粒的温度变化过程和煤热解过程进行数值分析,研究煤热解的吸热效应、挥发分气体逸出的对流效应、颗粒尺寸等参数的影响.

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基于分子弛豫模型的混合气体多物理场二维重建算法 刘岩, 刘石, 雷兢, Schlaberg H I 2014, 31(1): 67-74.  摘要 ( )   PDF(2823KB) ( )   基于气体分子弛豫模型,研究声波传播的弛豫吸收与混合气体浓度及温度的关系,以CO-N2-O2混合气体为例,分别建立声速和声弛豫吸收同混合气体温度、浓度关系的三维模型.提出一种在二维空间中同时重建混合气体的温度场、浓度场和流场的算法,并对混合气体多物理场进行仿真重建.数值实验证明了算法的可靠性及实际应用的可行性,并可以将此算法应用到其它混合气体的测量,为混合气体的复杂多物理场测量提供了一种新的有效测量方法.

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支持向量机和神经网络在粗糙面参数反演中的比较 苟雪银, 郭立新, 张连波 2014, 31(1): 75-84.  摘要 ( )   PDF(3891KB) ( )   首先介绍支持向量机和神经网络方法及其在内部网络训练上的不同.分别利用支持向量机和神经网络对高斯粗糙面的均方根高度和相关长度进行反演.通过仿真结果和误差对比分析,发现在小样本情况下,支持向量机的反演结果比神经网络好,而在具有大量样本的情况下,神经网络的反演精度有显著提高,而且反演时间比支持向量机少很多.

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晶格常数对左手材料的能量透射率及负折射率的影响 钟敏, 叶永红 2014, 31(1): 85-90.  摘要 ( )   PDF(2212KB) ( )   研究晶格常数对左手材料的能量透射率、负折射率以及品质因素(FOM)的影响.结果表明,随着晶格常数的减小,左手材料的低阶透射峰出现异常增大,其物理机制为阻抗匹配;左手材料的负折射的中心频率随着晶格常数的减小而蓝移,与理论结果基本一致;晶格常数对左手材料的FOM有重要的影响,当晶格常数减小到一定值时,可以实现完美阻抗匹配,从而得到较高的FOM.

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基于紧致差分格式的高效时域有限差分算法 况晓静, 王道平, 张量, 吴先良, 沈晶, 沈勐 2014, 31(1): 91-95.  摘要 ( )   PDF(1729KB) ( )   探讨一种基于紧致差分格式的高效时域有限差分算法(high-order compact-FDTD),该方法不仅提高计算精度,而且网格结点少、内存使用率和CPU时间大为降低.利用紧致格式FDTD方法实现无耗波导系统及光子晶体光纤中电磁波传播的数值模拟.通过计算实例验证算法的高效性.

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F原子吸附TiO2:Mn(001)稀磁半导体薄膜电子结构和磁性的第一性原理计算 李祥然, 李丹, 王春雷, 牛原, 赵红敏, 梁春军 2014, 31(1): 96-102.  摘要 ( )   PDF(1808KB) ( )   利用第一性原理方法计算Mn离子掺杂纯净TiO2(001)和F原子吸附的TiO2(001)薄膜的形成能、态密度和磁矩.F原子吸附明显降低TiO2:Mn薄膜体系的形成能.F原子的吸附导致Mn离子的磁矩减小,而表面O原子的磁矩增大.表面O原子的磁矩主要来源于O原子px和py轨道的自旋极化,研究表明表面吸附F原子更有利于Mn离子的掺杂,在一定程度上有利于获得结构稳定的铁磁态半金属特性的TiO2:Mn薄膜.

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双沟4H-SiC MESFET优化结构的解析模型及性能 游娜, 张现军 2014, 31(1): 103-108.  摘要 ( )   PDF(1745KB) ( )   优化双沟4H-SiC MESFET结构,通过求解一维和二维泊松方程,建立优化结构的解析模型,分析这种结构的直流和交流特性.结果表明,饱和电流密度的计算结果与实验一致,结构优化后4H-SiC MESFET的饱和电流密度和击穿电压分别为420μA·μm-1和155 V,明显高于优化前的275μA·μm-1和141 V;最高输出功率密度为7.4 W·mm-1,比优化前提高约64%;截止频率和最高振荡频率比优化前略微提高.双沟结构经优化后其交流小信号特性未退化而功率特性获得明显改善.

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一种非均匀线型的互连线能量分布模型 张岩, 董刚, 杨银堂, 李跃进 2014, 31(1): 109-114.  摘要 ( )   PDF(766KB) ( )   基于互连线信号传输微分方程,推导非均匀互连线的电压和电流分布表达式,根据实际情况,考虑非理性激励提出包括前端驱动和后端负载的二端口非均匀互连电路各部分能量分布表达式.基于65 nm CMOS工艺参数,对方法进行计算仿真验证,计算结果与Hspice仿真结果比较误差小于5%,具有很高的精度.该方法适用于高性能全局互连的前端优化设计分析.

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外电场下BH分子势能函数 伍冬兰, 涂娟, 万慧军, 曾学锋, 谢安东 2014, 31(1): 115-120.  摘要 ( )   PDF(1303KB) ( )   运用密度泛函B3P86方法和cc-PV5Z基组,获得了BH分子基态在不同外电场下的键长、偶极矩和振动频率等物理性质参数.通过分析物理性质参数,判断离解电场所处的范围,设置合适的参数扫描该范围的单点能获得势能曲线.结果表明物理性质参数和势能值随外电场的变化而变化,特别是在反向电场中.利用Morse势模型拟合无外场下势能函数,得到的拟合参数与实验值吻合较好,采用偶极近似构建外电场下的势能函数模型,编制程序拟合对应的势能函数,得出拟合参数,再计算临界离解电场参量,结果与数值计算值较为一致,说明构建的模型是可靠和准确的.为分析外场下分子光谱、动力学特性和分子Stark效应冷却囚禁提供理论参考.

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一种周期库仑作用势优化法的改进 李名锐, 周刚, 初哲, 马坤, 钱秉文 2014, 31(1): 121-126.  摘要 ( )   PDF(1780KB) ( )   利用简单多项式基组拟合变化平缓的长程作用部分,并增加多个限定条件以提高优化势与库仑势的局部重合度,对Natoli优化法进行改进.在不增加计算复杂度的前提下,得到平均偏差明显降低的优化势;建议优化时划分r空间与k空间的准则取kcrc ≥ 15.在稠密液氢分子模拟中,优化法获得的能量及压力均小于Natoli法与Ewald法的结果.