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2014年, 第31卷, 第6期
刊出日期：2014-11-25 上一期    下一期
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非线性欧拉方程组的完美匹配层吸收边界条件 郑春雄, Tareq Armo 2014, 31(6): 631-647.  摘要 ( )   PDF(3845KB) ( )   对于非线性Euler方程,提出一类基于完美匹配层(PML)技术的吸收边界条件。首先对线性化的Euler方程设计出PML公式,然后将线性化Euler方程中的通量函数替换成相对应的非线性通量函数,得到非线性的PML方程。考虑到PML方程中包含有一个刚性的源项,文中采用一种隐显Runge-Kutta方法来求解空间半离散后得到的ODE系统。数值实验表明设计的非线性PML吸收边界条件优于传统的特征边界条件。

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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 2014, 31(6): 648-658.  摘要 ( )   PDF(6285KB) ( )   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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理想磁流体中激波与矩形密度界面相互作用的数值研究 李源, 罗喜胜 2014, 31(6): 659-667.  摘要 ( )   PDF(2906KB) ( )   发展一套采用三阶WENO格式和混合GLM方法的理想磁流体数值方法,并对激波与矩形密度界面相互作用进行数值研究.通过圆极化阿尔芬波和旋转激波管问题对数值方法的稳定性和可靠性进行验证.在入射激波马赫数为10,界面内外气体密度比为10的情况,对比不同磁场中矩形密度界面的演变过程.结果表明,磁场能够减少界面上涡量的生成从而抑制界面不稳定性,并且磁场对界面的加速过程以及界面内外气体混合率有影响;而界面的存在将会使波后部分区域磁场增强;由于尖角的存在,矩形界面的发展与圆形界面不同.

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进入轨道偏差对火星科学实验室气动力特性的影响 吕俊明, 苗文博, 程晓丽, 王强 2014, 31(6): 668-674.  摘要 ( )   PDF(4382KB) ( )   针对火星科学实验室(MSL)高超声速进入过程,利用三维并行程序求解流体力学Navier-Stokes方程,耦合真实气体模型,分析火星大气中真实气体效应对进入器气动力特性的影响量在进入轨道发生偏差时的变化规律.结果表明:对海盗号的计算结果与飞行数据符合很好,验证了火星大气真实气体模型和计算方法;真实气体效应影响下,激波层厚度大为减小,温度下降明显,进入器阻力系数明显增加,升力系数变化不大,俯仰力矩系数增加,基准状态下配平攻角较完全气体减小约2.2°;高度不变,Ma数增加导致阻力系数和俯仰力矩系数增大,配平攻角和完全气体的差值由1.6°增加到2.6°,表明Ma数变大时真实气体效应引起的气动力变化增强;Ma数不变,高度增加略微减弱波后化学反应,对进入器气动力特性基本没有影响.

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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 2014, 31(6): 675-680.  摘要 ( )   PDF(870KB) ( )   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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注气驱替煤层气数值模拟 吴金涛, 侯健, 陆雪皎, 于波 2014, 31(6): 681-689.  摘要 ( )   PDF(4626KB) ( )   建立一种注气驱替煤层气的双重介质数学模型,考虑注气驱替煤层气中多组分气体渗流、吸附/解吸、扩散及孔隙度和渗透率敏感性等多物理场的耦合,用有限差分方法对数学模型数值求解,并验证模型的有效性.通过实例模拟,对比分析注入CO2、N2和70%N2+30%CO2提高采收率、产出组分动态及储层物性.计算表明:注入CO2、N2及其混合气体均能显著提高煤层气藏采收率,提高程度可达28%以上;N2在注入后迅速突破产出,而CO2突破时间较晚;注气后基质的收缩/膨胀效应在孔隙度和渗透率敏感性中起主导作用,CO2吸附造成孔隙度和渗透率减小,而N2吸附将增大孔隙度和渗透率.

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薄油层SAGD开发蒸汽腔发育和生产指标预测 魏绍蕾, 程林松, 黄文君, 张辉登 2014, 31(6): 690-698.  摘要 ( )   PDF(3033KB) ( )   通过分析现场生产数据和数值模拟结果,将薄层稠油油藏蒸汽辅助重力驱油(SAGD)生产中蒸汽腔发育分为横向扩展和向下运移两个过程,并进行简化处理预测SAGD生产指标.联合质量守恒方程、能量守恒方程和周围地层散热模型得到一个描述蒸汽腔发育的综合表达式,该方程属于典型的第二类Volterra积分函数.通过拉普拉斯变换对Volterra积分函数进行半解析求解,最终得到不同时刻蒸汽腔发育状态.为验证模型的正确性,将模型的计算结果与CMG Stars的计算结果对比,整体误差小于5%.新模型可以方便简单地预测SAGD生产中蒸汽腔发育过程和生产动态指标,从而确定SAGD生产的极限油藏参数和合理的注采参数.

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太阳辐照对静止水面稳态蒸发的影响 孙凤贤, 刘昌宇, 夏新林, 艾青 2014, 31(6): 699-705.  摘要 ( )   PDF(1943KB) ( )   针对低风速下静止水面的蒸发过程,考虑水面与气流的对流传热传质、水体对太阳能辐射的容积内光谱吸收及内部传热,建立分析太阳辐照作用的水面稳态蒸发模型.采用控制容积法结合蒙特卡洛法和谱带模型数值求解水体内部、表面、气流之间的能量传递与质交换.分析空气湿度、温度、流速及正逆温差下,太阳辐照强度对于水面蒸发的影响.结果表明,太阳辐照强度对低风速下静止水面蒸发的影响很大.

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高温高压条件下堆积颗粒的吸能效应 王宏亮, 田宙, 郭永辉 2014, 31(6): 706-712.  摘要 ( )   PDF(2228KB) ( )   建立二维轴对称气固两相双流体物理模型.对三种不同源区初始质量比内能E0/10、E0/100、E0/1 000,固体堆积颗粒作用下气相流场能量、压力衰减进行数值模拟.结果表明:初始质量比内能越高,堆积颗粒作用下流场动能、内能衰减越快;初始质量比内能越高,流场压力衰减达到准静状态的速度越快,准静态后压力衰减也越快.

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三角形钠原子团簇中的表面等离激元 尹海峰, 曾春花 2014, 31(6): 713-718.  摘要 ( )   PDF(1629KB) ( )   运用含时密度泛函理论研究等边三角形钠原子团簇中的表面等离激元激发.发现:在团簇尺寸较大时,沿三角形底边和底边中垂线方向激发的共振模式不同,然而沿两方向的吸收光谱线形一样,主要吸收峰的共振能量也相同.低能聚集共振在空间引起电场增强的极大值主要分布在三角形的端点附近.

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高压下三元金属间化合物SrAlSi的电学和晶格动力学特性 刘智超, 崔雪菡, 顾广瑞, 吴宝嘉 2014, 31(6): 719-726.  摘要 ( )   PDF(2194KB) ( )   基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了三元金属间化合物SrAlSi在高压下的电子性质和晶格动力学性质.三元金属间化合物SrAlSi具有和MgB2类似的六角蜂巢状结构,Sr原子取代了Mg原子的位置,Al、Si原子无序地占据B原子的位子.通过对SrAlSi三元金属间化合物能带和三维费米面的计算,发现在压力的作用下SrAlSi费米面附近的能带发生电子拓扑变化,压力可以导致电子拓扑结构相变(ETTs).通过晶格动力学研究发现,在压力的作用下,SrAlSi的光学支沿着A-L-H方向逐渐软化,声学支逐渐变硬,说明金属间化合物SrAlSi在压力作用下结构不是很稳定,随着压力的继续增大,会有新的结构出现.

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Mn(SiO2)3(M=Fe,Co,Ni;n=1-3)团簇的几何结构、光电性质及磁性 智丽丽, 李艳青, 杨莲红, 赵高峰 2014, 31(6): 727-734.  摘要 ( )   PDF(4558KB) ( )   基于密度泛函理论中的广义梯度近似系统研究Mn(SiO2)3(M=Fe,Co,Ni;n=1-3)团簇的几何结构、光电性质和磁学性质.结果表明:Fe,Co原子相对于Ni原子更易于在(SiO2)3团簇上聚集;通过分析团簇的分裂途径及其产物,发现稳定性较好的氧化硅是一种很好的用于负载过渡金属"岛膜"的载体材料;Mn(SiO2)3团簇的能隙恰好位于近红外光谱范围内.通过磁性分析发现,该复合团簇的磁矩主要局域在过渡金属原子周围,而且,Fe2(SiO2)3和Co3(SiO2)3具有相对较大的磁矩,这主要源于过渡金属原子的d轨道间相互耦合.能隙和磁性两方面性质进一步肯定了二氧化硅磁性复合材料在医学界被用作光动力靶向治疗的可观前景.

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平行吸引力场中的凝聚生长 陈乐, 余小燕, 郑容森 2014, 31(6): 735-741.  摘要 ( )   PDF(2823KB) ( )   利用DLA模型,研究平行力场对凝聚物生长的影响.结果表明:力场使凝聚物的生长失去对称性,粒子凝聚密度增加,且引力场越强,密度值越大;同时凝聚生长出现不可再生长区域,凝聚物生长迅速由生长区过渡到饱和区.

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基于复杂网络的时间序列双变量联动波动 安海岗 2014, 31(6): 742-750.  摘要 ( )   PDF(1504KB) ( )   选择伦敦金与Au9999下午收盘价格作为样本数据研究时间序列双变量之间的联动波动规律.依据粗粒化方法,将伦敦金与Au9999价格的联动波动状态转化为由5个{P,N,M}字符组成的字符串,每个字符串代表5天的价格联动波动模态.将模态作为节点,模态之间的转化为边,构建价格联动波动复杂网络.运用复杂网络理论对时间序列双变量联动波动模态的统计、变化规律和演化机制进行分析.结果表明:时间序列双变量联动波动模态分布具有幂律性、群簇性和周期性,其联动波动模态主要通过少数几种模态进行转换与演化.本方法不仅可以研究不同类型时间序列双变量联动波动,同时可为多变量联动波动研究提供思路.

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可变聚类无标度网络上的谣言免疫策略 何郁郁, 邹艳丽, 许旋风, 郑京 2014, 31(6): 751-766.  摘要 ( )   PDF(1629KB) ( )   提出一种聚类免疫策略,使用改进的经典谣言传播模型,在可变聚类无标度网络上研究其免疫效果.研究发现,聚类免疫的效果随着网络聚类系数的增加而变好.在不同聚类系数下,比较目标免疫、介数免疫、紧密度免疫和聚类免疫的免疫效果发现,无论网络的聚类特性如何,介数免疫始终是几种免疫策略中效果最好的,当网络聚类系数较大时,聚类免疫的效果超过紧密度免疫接近目标免疫,进一步增大网络的聚类系数,聚类免疫的效果超过目标免疫而接近介数免疫.