过刊目录

2012年, 第29卷, 第4期
刊出日期：2012-09-25 上一期    下一期
---
论文   

全全选选:

导出引用 EndNote Ris BibTeX

隐藏/显示图片

论文

Select

二维三温辐射扩散方程组两层预条件子的自适应求解 周志阳, 徐小文, 舒适, 冯春生, 莫则尧 2012, 29(4): 475-483.  摘要 ( )   PDF(1392KB) ( )   针对实际应用中若干典型三温线性系统,分析求解二维三温辐射扩散方程离散线性系统的代数两层预条件子(PCTL)的算法效率.结果表明,PCTL的算法效率与三个温度之间的耦合强度以及单温子系统对角占优性强弱程度有很大关系.为此,通过刻画三温线性系统的耦合强度和单温子系统对角占优性特征,提出一种PCTL中子系统的自适应求解算法.数值结果表明,可以显著改善PCTL的算法效率.对于实际数值模拟应用中37个典型三温线性系统,相对于经典AMG算法,算法整体加速2.5倍.数值实验表明算法具有很强的鲁棒性.

Select

傅立叶变换与流体数值计算的耦合并行算法 胡晓燕, 曹小林, 郭红, 陈军 2012, 29(4): 484-488.  摘要 ( )   PDF(1156KB) ( )   针对傅立叶变换和流体数值计算耦合并行存在的问题,采用两种方式解决:多物理耦合通信方法和二维并行FFTW方法;并对这两种方法进行性能比较,结果表明:当处理器数目少时,采用多物理耦合通信方法计算效率高,当处理器上千时,采用二维并行FFTW方法可扩展性更好;最后,在上万处理机上采用上亿网格测试,并行效率达到50%,并给出数值模拟结果,验证了激光成丝现象.

Select

三角翼涡破裂的高精度数值模拟 王光学, 邓小刚, 王运涛, 刘化勇 2012, 29(4): 489-494.  摘要 ( )   PDF(2109KB) ( )   采用5阶精度的加权紧致非线性格式(WCNS-E-5)数值模拟65°后掠角尖前缘三角翼的大攻角跨声速绕流流场,考察低耗散、高分辨率的WCNS-E-5格式对于三角翼涡破裂模拟的适用性,及激波旋涡干扰对涡破裂点位置的影响,重点研究三角翼大攻角旋涡破裂点的突然前移.通过求解任意坐标系下的非定常雷诺平均N-S方程,采用WCNS-E-5和SST两方程湍流模型,与试验结果和文献计算结果对比,表明既有高阶精度又能光滑捕捉激波的WCNS格式在模拟三角翼旋涡破裂方面具有一定优势,其数值结果与试验结果吻合较好,三角翼大攻角旋涡破裂点的突然前移是由于跨声速流场的激波旋涡干扰.

Select

CE/SE方法数值模拟炸药粉尘爆轰 董贺飞, 洪滔, 张晓立 2012, 29(4): 495-502.  摘要 ( )   PDF(1647KB) ( )   采用CE/SE方法数值模拟悬浮在空气中的RDX炸药粉尘的两相爆轰过程.炸药颗粒在爆轰波阵面后的高温高速气流中加速并升温,释放能量支持爆轰波传播.数值模拟爆轰波管中的粉尘爆轰,得到爆轰波流场中的物理量分布,确定爆轰参数,数值结果与文献符合较好.数值模拟复杂通道中的炸药粉尘爆轰,预测了爆轰波的发展和传播过程以及爆轰波后的流场演化.数值结果表明CE/SE方法能成功模拟气体-固体两相爆轰,为粉尘爆轰的研究提供了新的数值预测手段.

Select

纳米尺度流动速度计算的新方法 戚振红, 张文飞, 贾敏 2012, 29(4): 503-510.  摘要 ( )   PDF(3999KB) ( )   采用流体力学中流量与流速的计算和分子动力学相结合的方法,模拟液态氩在纳米通道内的三维Poiseuille流动和驱动方腔流动,计算流体流速.结果表明:平板形纳米通道内,该方法求得的流速与传统分子动力学方法所求流速基本吻合,可以用该方法计算不同壁面情况下的流速;对于纳米方腔通道内的流体,在不同模型下两种方法计算出的流速分布大致相同,但是其边界速度差别很大,在边界的速度计算方面新方法的精确度更高,收敛速度比传统方法快.

Select

考虑电离作用的淤泥异向絮凝三维数值模拟 刘林双, 杨国录, 余明辉 2012, 29(4): 511-518.  摘要 ( )   PDF(2199KB) ( )   鉴于试验观察淤泥絮凝结构的技术难度,本文尝试以布朗动力学为基础,采用蒙特卡洛方法动态模拟电离作用下颗粒成长为絮团的过程.为结合实际情况,泥沙颗粒初始位置由颗粒粒径和淤泥密度决定,颗粒初始速度按照相应条件下高斯随机分布给定.边界条件用和实际符合较好的循环边界.在模拟数据分析的基础上,讨论并比较了颗粒粒径和淤泥密度对絮凝时间以及絮团开放程度的影响.另一方面,讨论了电离作用后颗粒电荷量对絮团生长的影响.解释了泥沙颗粒表面电荷密度变化对絮凝过程和絮团结构的影响,模拟结果和实际情况较为一致.

Select

基于泡沫微观渗流特征的泡沫驱数学模型 鹿腾, 李兆敏, 李敬, 李冉 2012, 29(4): 519-524.  摘要 ( )   PDF(1598KB) ( )   通过泡沫微观渗流实验可以看出泡沫在多孔介质内呈现两种渗流状态:流动泡沫和捕集泡沫.泡沫封堵实验可以看出泡沫封堵能力具有叠加性,当泡沫驱达到稳态后,岩心入口端泡沫封堵压力梯度小于岩心后段封堵压力梯度.基于泡沫总量平衡思想和泡沫性质表征模型,建立泡沫驱多组分数学模型.对该模型进行数值求解,模型采用全隐式方法求解.通过与泡沫封堵实验拟合,验证了模型的有效性,在此基础上研究了泡沫驱过程中不同位置处泡沫数目、压力、含水饱和度等泡沫驱渗流特征参数变化规律.

Select

SPH方法在液固撞击数值模拟中的应用 王安文, 徐绯, 张岳青 2012, 29(4): 525-533.  摘要 ( )   PDF(3571KB) ( )   对液滴分别采用光滑粒子流体动力学(SPH)和任意拉格朗日-欧拉(ALE)两种方法模拟液滴高速冲击有机玻璃(PMMA)过程中液滴的变形、固体结构的损伤.结果表明:两种算法中结构表面的损伤情况与Brunton实验数据吻合,证明了数值分析方法的可行性和精确性;此外,对比发现SPH方法模拟液固撞击过程更具有优势.利用SPH方法分析实际工程问题,验证了两种工程处理技术可以有效地提高螺旋桨抗雨水的冲击能力.

Select

基于等几何分析方法求解任意截面波导本征问题 张勇, 林皋, 胡志强, 刘俊 2012, 29(4): 534-542.  摘要 ( )   PDF(1780KB) ( )   基于等几何分析方法具有自由度花费少、高精度、高阶连续性等特点,通过加权余量法对椭圆波导本征问题的亥姆霍兹方程等几何离散得出等几何分析方程.解决了传统数值方法的求解域与几何模型的非一致性问题,实现了将问题的分析计算构架于精确几何模型基础之上.分析任意截面波导的本征问题,对不同偏心率的椭圆波导以及三角形和五边形波导的截止波数的求解结果显示等几何分析方法求解波导本征问题的高效及高精度特性.与传统方法相比,此方法以较少的自由度消耗便会达到较高的求解精度,并且数值解的收敛率较快.

Select

基于反串接线圈的金属熔球磁悬浮感应加热数值分析 张继成, 唐永建, 罗江山, 吴卫东 2012, 29(4): 543-548.  摘要 ( )   PDF(1627KB) ( )   对金属熔球在反串接线圈中电磁感应加热的电磁场和温度场进行建模.分析安培力在金属熔球上的分布;分析反串接线圈的几何尺寸、电源参数、熔球位置等对金属熔球所受电磁力和所产生焦耳热的影响;给出金属材料的物性参数对金属熔球所受电磁力、产生的焦耳热和金属熔球内部温度场分布的影响.模拟结果与实验观察相吻合.

Select

斜直圆筒内基于Euler-Rodrigues参数的细长杆螺旋屈曲研究 袁张贤, 王鑫伟 2012, 29(4): 549-556.  摘要 ( )   PDF(1758KB) ( )   基于Euler-Rodrigues参数描述受约束细杆的后屈曲变形状态,建立相应的能量泛函,导出非线性平衡微分方程及接触力表达式.采用有限元法对能量泛函进行分析计算,通过与现有文献中数值、理论结果比较,验证了公式和求解过程的正确性.结合算例,揭示了正弦屈曲模态与螺旋屈曲模态之间的转化过程,证实了在受约束细长杆的后屈曲响应中存在不同屈曲模态之间的互相转变.

Select

激光非稳腔模式的快速计算方法 张骁, 刘文广 2012, 29(4): 557-565.  摘要 ( )   PDF(2256KB) ( )   对Du Fort-Frankel差分格式用于谐振腔模式计算进行简要分析,以该差分格式为基础,提出基于移动矩阵法的非稳腔模式数值计算快速算法.对空腔共焦非稳腔模式进行数值模拟,将计算结果与参考文献进行对比,两者吻合较好.对有源共焦非稳谐振腔内增益区位置对谐振腔输出功率的影响进行数值计算,结果表明:对于采用共焦非稳腔的大功率激光器,当增益体积一定、小信号增益曲线相同时,随着谐振腔内增益区与凹面镜之间的距离的减小,激光器输出功率会有较为明显的提高.数值算例证明了本文方法的正确性和有效性.

Select

六参数高精度双原子分子解析势能函数 于长丰, 王志伟 2012, 29(4): 566-574.  摘要 ( )   PDF(1252KB) ( )   提出一种构造解析势能函数的新方法,得到一种六参数解析势能函数,该势能函数适用于多种基本类型的双原子分子.用同核中性基态双原子分子Li2-X1Σg+、Na2-X1Σg+,异核带电基态双原子分子离子(BC)--X3∏,异核中性激发态双原子分子PbS-A1Σ+、BaO-A1Σ,异核带电激发态双原子分子离子(CS)+-A2∏,同核中性激发态双原子分子K2-B1∏u,同核带电激发态双原子分子离子N2+-B2Σu+等共36个算例对该势能函数进行验证,计算结果与RKR(Rydberg-Klein-Rees)数据或振动能谱实验数据高精度符合.同时发现,在分子振动能谱计算精度方面,该势能函数总体上优于Murrell-Sorbie势能函数.

Select

一种碳纳米管场效应管半经典模型计算方法 赵晓辉, 蔡理, 张鹏 2012, 29(4): 575-579.  摘要 ( )   PDF(690KB) ( )   基于弹道输运的碳纳米管场效应管半经典模型求解自洽电势通常采用牛顿-拉夫逊迭代法,每次迭代都需要对态密度方程积分计算,运算量巨大.我们用支持向量回归机近似表达自洽电势与载流子密度之间的关系,不需要反复迭代积分,并用梯度下降法求解自洽电势.仿真结果表明,与牛顿-拉夫逊迭代法比较,该方法精度较高,有效降低了运算量,为今后大规模集成电路中碳纳米管器件的设计和应用奠定理论基础.

Select

考虑硅通孔的三维集成电路最高层温度模型 王凤娟, 朱樟明, 杨银堂, 王宁 2012, 29(4): 580-584.  摘要 ( )   PDF(3613KB) ( )   针对三维集成电路最高层芯片,引入硅通孔面积比例因子r,提出了考虑硅通孔的温度解析模型.Matlab分析表明,在芯片堆叠层数及芯片工作状态相同的情况下,考虑硅通孔之后的芯片温度比未考虑硅通孔时要低;r越大,芯片温度越低;当芯片堆叠层数较多且r较小时,温度随着r的减小急剧上升;对于8层的三维集成电路,硅通孔面积比例因子的最佳范围为0.5%~1%.

Select

金属电极对有机分子非弹性电子隧穿谱的影响 冷建材, 邹斌, 马红, 李伟 2012, 29(4): 585-592.  摘要 ( )   PDF(2206KB) ( )   利用第一性原理计算金属电极下1,6-己二硫醇和1,4-二巯基苯分子结的非弹性电子隧穿谱,发现非弹性电子隧穿谱对金属电极的变化十分灵敏,并且非弹性电子隧穿谱的振动峰位置和强度与硫原子和金属电极表面的距离密切相关.结果表明电极材料和分子与金属成键的情况是影响分子结的非弹性电子输运的重要因素.理论分析进一步表明不同金属电极和有机分子的耦合能不同导致了谱峰强弱的调整.

Select

N-S共掺杂金红石相TiO2电子结构与光学性质的第一性原理研究 冯庆, 王寅, 王渭华, 岳远霞 2012, 29(4): 593-600.  摘要 ( )   PDF(2567KB) ( )   采用基于第一性原理的平面波超软赝势方法研究N和S单掺杂以及N和S共掺杂金红石相TiO2的能带结构,态密度和光学性质.结果表明:N掺杂导致禁带宽度减小为1.43 eV,并且在价带上方形成了一条杂质能带;S掺杂导致费米能级上移靠近导带,直接带隙减小为0.32 eV;N和S共掺杂导致能带结构中出现了两条杂质能带,靠近导带的一条杂质能级距离导带底约0.35 eV,靠近价带的一条杂质能级距离价带顶约0.85 eV,杂质能级主要由N原子的2p轨道和S原子的3p轨道组成.N和S掺杂后不但使TiO2的吸收带产生红移,而且在可见光区具有较大的吸收系数,光催化活性增强.

Select

中等尺寸硫化锌团簇结构和稳定性 陈红霞, 王保林 2012, 29(4): 601-610.  摘要 ( )   PDF(3306KB) ( )   通过第一性原理方法研究中等尺寸硫化锌团簇(ZnS)n(n=24,28,36,和48)的结构和稳定性.团簇初始结构主要通过手工搭建和从体材料中切割得来.研究表明:对于中等尺寸的团簇,空心的笼状和管状结构能量最低;随着团簇尺寸的增大,洋葱结构能量越来越低.此外,对中等尺寸硫化锌团簇,纤锌矿结构比闪锌矿结构更稳定.说明在小尺寸下,纤锌矿硫化锌结构更稳定.

Select

Nin(n≤8)团簇的结构 阎世英, 江海 2012, 29(4): 611-619.  摘要 ( )   PDF(925KB) ( )   用高斯程序的B3LYP交换相关函数和全电子基组DGDZVP、TZVP优化Nin、Nin+和Nin-(n=2~8),得到这些体系的基态几何构型、离化能、电子亲和能及键能.结果表明:Ni2,Ni3,Ni4,Ni5和Ni6团簇的基态分别是5,7,9,11和13重态.表明:Ni2,Ni3,Ni4,Ni5和Ni6团簇中分别有4,6,8,10和12个平行自旋的电子,在每一个Nin团簇中非耦合的电子最多,这些电子占据不同的轨道,导致每一个Nin团簇的能量最小,说明在这些Nin团簇中电子平行的效应大于电子耦合的效应,这显然与d电子的离域效应有关,称为自旋极化效应,符合宏特规则.Nin、Nin+和Nin-(n=2~8)体系的磁矩分别是Nin具有8μB(n=6~8),Nin+具有9μB(n=6~8),Nin具有7μB(n=4~8).

Select

Lévy噪声与周期力共同驱动下的螺旋波动力学 陈绍英, 袁国勇, 吴刚, 崔倩倩, 范红领 2012, 29(4): 620-626.  摘要 ( )   PDF(2162KB) ( )   研究加性Lévy噪声与周期外力对FitzHugh-Nagumo可激系统中螺旋波动力学行为的影响.螺旋波波头的运动随外力周期在一定范围内呈规则变化,该规则变化可用相应的傅立叶谱理解,维持该规则变化的是锁频行为.Lévy噪声序列中包含着小概率的大尺度噪声,螺旋波波头运动改变主要来自于它们的影响,本文指出Lévy噪声对波头运动的影响也依赖于外力周期的取值.在适当的参数取值下,Lévy噪声的存在也能导致螺旋波的消失,这为螺旋波的控制、消除提供了一种方法.分析了系统周期与外力周期的锁定行为,给出了不同噪声强度下的Arnold舌,指出随机共振行为的存在.

Select

成分无序颗粒体系中切向力的分布 张兴刚, 胡林 2012, 29(4): 627-632.  摘要 ( )   PDF(2124KB) ( )   采用离散元模拟研究成分无序颗粒体系中切向力的几率分布.将切向力分为主切向力和次切向力分别进行统计,结果表明主切向力与次切向力服从不同的分布.随着缺陷率的增加,主切向力由近似的正态分布变为双峰状的分布,最后变为单峰状的分布;而次切向力总是指数型分布.通过理论计算和模拟讨论了切向力分布,说明缺陷率较大的成分无序体系与结构无序体系有类似的力分布规律.