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2011年, 第28卷, 第6期
刊出日期：2011-11-25 上一期    下一期
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凝聚介质中斜激波的反射 陈大伟, 秦承森, 王裴, 孙海权, 蔚喜军 2011, 28(6): 791-796.  摘要 ( )   PDF(679KB) ( )   结合数值模拟和理论分析,研究凝聚介质中斜激波反射.采用龙格-库塔控制体积间断有限元方法,数值求解"刚性气体"状态方程形式下的欧拉方程组;理论分析凝聚介质中斜激波反射模式;运用激波极曲线理论,给出典型激波强度下正规反射向非正规反射过渡的临界角及波后状态.比较数值模拟结果和激波极曲线理论分析结果,得到典型弱、强斜激波的反射图像.

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不同方式地下爆炸地震耦合效应的数值模拟 肖卫国, 王肖钧, 劳俊, 朱号锋 2011, 28(6): 797-802.  摘要 ( )   PDF(879KB) ( )   通过一种Euler与Lagrange相结合的有限差分法,开展地下爆炸地震耦合效应的数值模拟.比较花岗岩介质中填实和空腔两种爆炸方式在地震耦合效应方面的差异,进一步分析初始空腔大小在填实以及空腔爆炸地震效应中的作用以及空腔爆炸解耦因子随频率的变化特性.计算结果表明,花岗岩介质中完全空腔解耦因子能达到50~60倍.

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Mie-Grüneisen状态方程下多介质守恒型欧拉方程组的数值计算 吴宗铎, 宗智 2011, 28(6): 803-809.  摘要 ( )   PDF(896KB) ( )   针对Mie-Grüneisen状态方程下的多介质流场,将Euler方程中的部分复杂参数作为守恒量引入到新的方程中,使原方程结构得到简化.同时引入质量分数以表示流场中不同介质的变化,并对通量作近似处理,再利用MUSCL-TVD格式结合改进过的Euler方程进行求解,模拟Mie-Grüneisen状态方程下多介质相互作用的情况.结果表明,通过本方法既能使方程组满足守恒,又能较好地处理多种介质形成的间断面.

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入射和反射激波诱导轻气泡变形和失稳的计算 朱跃进, 董刚, 刘怡昕, 范宝春 2011, 28(6): 810-816.  摘要 ( )   PDF(1103KB) ( )   采用NS方程对激波诱导球形轻气泡的变形失稳过程进行三维数值模拟,验证本文模型的可靠性,讨论气泡变形、涡环形成及其三维失稳过程.结果发现:球形轻气泡在入射和反射激波先后作用下,可以变形并沿流向形成多个旋转方向不同的涡环,而斜压效应是产生这些涡环的主要原因,涡环不仅在自诱导效应和流场作用下运动,而且自身会受到扰动而发生方位角不稳定.当涡环形成以小尺度流向涡为主的复杂结构时,即有可能诱发流场湍流化.

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高能炸药爆速曲率关系的-种计算方法 程俊霞 2011, 28(6): 817-824.  摘要 ( )   PDF(344KB) ( )   研究平面爆轰波爆轰化学能和状态方程之间的关系,得到平面爆轰波关系式和CJ条件.基于柱坐标系下的-维流体力学方程组,采用坐标变换方法得到含曲率的爆轰波关系式及广义声速条件.在反应区内采用压力平衡和温度平衡的混合规则,在给定的复杂状态方程和复杂反应率下求解,得到PBX9404和PBX9502炸药的爆速和曲率的关系.已知炸药的基本实验数据时,本文的方法可用于研究和调整反应率以及状态方程的参数.

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扩散方程区域分解的多步算法 盛志明, 崔霞, 刘兴平 2011, 28(6): 825-830.  摘要 ( )   PDF(295KB) ( )   利用分数步法进行内边界值的多步计算,改进二维扩散方程的区域分解算法,形成新的并行算法,放宽稳定性条件.其中采用分数步空间大步长离散格式计算内边界点值.算法精度与隐格式相当.与改进前相比,稳定性条件放宽了q倍(q为两个相邻时间步之间执行分数步内边界值计算的次数).利用离散极值原理,严格证明了算法的收敛性.在并行机上进行数值试验,验证理论分析的结果,表明算法具有更宽松的稳定性、好的精度和并行可扩展性.

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双撕裂模非线性演化过程中有理面上的剪切流 李新霞, 路兴强, 龚学余 2011, 28(6): 831-834.  摘要 ( )   PDF(238KB) ( )   在二维平板几何模型下,利用磁流体力学方程组数值模拟托卡马克装置中双撕裂模非线性演化过程中有理面上剪切流的时间和空间分布.结果表明,双撕裂模非线性演化的早期阶段,有理面上没有形成明显的剪切流.剪切流主要存在于快速磁重联阶段,随着磁重联的结束而逐渐消失,剪切流的强度和空间分布随磁岛的演化而改变.另外,较大的等离子体电阻加速磁重联,但是对剪切流的强度和变化趋势没有直接的影响.

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磁场与流场耦合问题中Newton-Laphson方法的收敛性分析(英文) 王金铭, 曲绍波, 于波 2011, 28(6): 835-842.  摘要 ( )   PDF(304KB) ( )   针对磁场与流场耦合问题的数值分析,提出并证明求解离散化过程所得到的非线性方程组牛顿-拉夫逊方法的-类局部收敛性条件.这-条件不仅给出了时间步长与空间步长、拟压缩因子等之间的关系,而且为数值求解磁场与流场耦合问题的牛顿-拉夫逊方法收敛性提供了理论依据.数值算例表明时间步长的实际取值要比理论值偏大.

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壁面结构对非定常薄膜流动表面波特性的影响 朴明日, 胡国辉 2011, 28(6): 843-852.  摘要 ( )   PDF(729KB) ( )   采用VOF方法,在入口处引入周期扰动,对沿矩形结构底板下落的二维非定常薄膜流动进行直接数值模拟.计算结果表明,不同频率的外加周期扰动在流场中激发出不同波长的自由表面波.当壁面结构的波长与之相比较小时,由于壁面结构引起的静态波骑行在外加扰动形成的行进波上.若这两个波长相近,非线性效应将促进附近的表面波之间的合并.当薄膜无量纲厚度为0.26时,壁面结构的波长和频率为f=7 Hz的周期扰动激发的表面波波长相同,流场中出现共振现象.探讨了壁面结构对液膜流动结构的影响,发现表面波相速度随着壁面深度的增加而减小.

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基于对数构型压力稳定分步算法的黏弹性流动模拟 王宣平, 李锡夔 2011, 28(6): 853-860.  摘要 ( )   PDF(929KB) ( )   利用近年来发展的对数构型方法,通过有限增量过程引入稳定化机制,提出对数构型压力稳定分步算法,显著降低每个迭代步的计算量,避免对构型张量梯度的差分近似.引入压力稳定化机制,不仅避开了LBB条件的限制、允许待求变量采用等低阶插值,且显著地增强了算法稳定性.黏弹性流体圆柱绕流问题的数值模拟表明,对数构型压力稳定分步算法具有优良的稳定性和精度.

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黏弹性聚合物驱驱替动态与不同注入参数分析 王敬, 刘慧卿, 徐杰, 张贤松 2011, 28(6): 861-868.  摘要 ( )   PDF(943KB) ( )   基于质量守恒定律,建立三相五组分考虑聚合物弹性增黏、降低残余油和稠油黏弹性效应的聚合物驱数学模型,并采用IMPES方法进行求解.计算分析表明,黏弹性聚合物驱可降低残余油饱和度,增加驱油体系黏度,提高原油采收率;采收率随注入浓度增大先迅速增加后趋于稳定,最优值为2 000 mg·L-1;随注入速度先增加后降低,存在最优值;随聚合物段塞增大先迅速增加后缓慢增加并趋于稳定,最佳注入量约为0.6 PV;随原油松弛时间增加呈线性增加.

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考虑动半径和粘度变化的稠油非牛顿不稳定渗流数学模型 罗艳艳, 程林松, 黄世军 2011, 28(6): 869-874.  摘要 ( )   PDF(629KB) ( )   针对稠油非牛顿特征,在Bingham流体渗流方程基础上,通过对动半径和粘度进行表征,建立同时考虑启动压力梯度、动半径变化和粘度变化的非牛顿稠油不稳定渗流数学模型,完善Bingham型稠油渗流数学模型.通过空间、时间离散差分及Matlab数值计算,得到非牛顿稠油非稳态渗流地层压力分布.结果表明,相同产量下,随启动压力梯度增大,动半径向井方向移动;启动压力梯度越大,压降曲线越陡,相应近井压降越大;相同启动压力梯度下,产量越大,不同吞吐周期压力差距越大.将半径和粘度动态变化相结合,弥补了现行非牛顿稠油渗流数学模型的-个缺陷.

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k阶最近邻距离混合点过程分解模型的适用性判断条件的修正 杨萍, 侯威, 封国林 2011, 28(6): 875-882.  摘要 ( )   PDF(1149KB) ( )   对k阶最近邻距离混合点过程分解模型的判断条件进行修正,使该模型的适用范围更接近于真实.数值试验发现,参数R的理论值较大或者较小均不影响模型适用范围的判断条件.对适用范围的理论临界值可能产生影响的主要是该临界值附近的R分析临界值及其附近R与相应的理论值之间的差异,结合计算值,对所确定的临界值进行修正.结果发现:修正后的临界值-般都小于原临界值;无论临界值是否修正,点的个数对临界值的影响相似,即数据点数目较少时,临界值较大,数据点数目较大时,临界值较小;临界状态下,k的初始有效值基本随着数据点数目的增加而有所增加.

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奇异源项问题的重心插值数值解 王兆清, 綦甲帅, 唐炳涛 2011, 28(6): 883-888.  摘要 ( )   PDF(676KB) ( )   点源热传导问题和集中力作用梁变形问题的数学模型中,源项为奇异的Delta函数.采用数值稳定性好的重心型插值近似未知函数,利用Delta函数与Heaviside函数的导数关系以及Delta函数的积分筛选性,建立求解含有奇异源项问题的重心插值配点法和重心插值Galerkin法.通过数值算例比较两个方法的有效性和计算精度.

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V型稠密介质中脉宽对超短脉冲和频谱及其CEP依赖性的影响 梁变, 刘中波, 贾克宁, 梁颖, 樊锡君 2011, 28(6): 889-894.  摘要 ( )   PDF(315KB) ( )   利用不含慢变包络近似和旋波近似的全波Maxwell-Bloch方程组的数值解,研究脉宽对稠密V型三能级原子介质中超短激光脉冲和频谱及其载波包络位相(CEP)依赖性的影响.结果表明:脉宽较小时,脉冲分裂数目少,频谱较宽,高频部分显著,CEP的变化对脉冲及频谱的影响较大,尤其对子脉冲间的时间间隔及频谱高频部分强度大小的影响更为显著;随着脉宽的增大,脉冲分裂数目增多,频谱宽度变窄,高频部分强度明显降低,CEP的变化对脉冲及频谱的影响减弱.

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基于准经典近似研究强磁场中高温费米气体的统计性质 门福殿, 何晓刚, 刘慧, 周勇, 周江 2011, 28(6): 895-900.  摘要 ( )   PDF(457KB) ( )   基于准经典近似研究强磁场中高温费米气体的统计性质,给出系统的统计特征量的解析式,分析磁场和温度对统计性质的影响.结果显示,与低温情况比较,高温下的统计特征量不再振荡,与自由费米气体比较,磁场总是降低系统的总能,增加系统的化学势、热容量、熵、压强和稳定性;而且温度越高,磁场对总能及热容量的影响越弱,对化学势的影响越大.

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磁场成型对锶铁氧体磁性能影响的模型研究 齐锦刚, 赵作福, 张东军, 李峰, 王建中, 王君 2011, 28(6): 901-905.  摘要 ( )   PDF(821KB) ( )   磁场成型是锶铁氧体获得高性能永磁材料的关键工艺.利用已建立的数学模型,研究锶铁氧体磁畴中心和材料几何中心相对位置变化对锶铁氧体磁性能的影响.结果表明,磁畴中心向下偏移比其向上偏移时,外磁场对磁畴中心的作用效果明显;同时当试样呈平面时,外磁场全部垂直作用于试样上,有效作用为最佳,并可以得到高矫顽力各向异性锶铁氧体.

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高能X射线辐射成像的定量模拟与密度重建 许海波, 胡渊, 魏素花 2011, 28(6): 906-914.  摘要 ( )   PDF(635KB) ( )   利用蒙特卡罗方法得到的数值图像研究高能X射线辐射成像的密度重建,提出多能X射线源、多材料客体辐射成像的密度重建方法.这种方法不仅能够对包括光源能谱、角分布和尺寸在内的密度重建,而且具有显含质量吸收系数的优点.利用约束共轭梯度算法和变分正则化技术进行法国试验客体的密度重建.结果表明,该方法能够有效地进行高能X射线辐射成像的密度重建,成像光子的能谱效应对于精确的密度重建十分重要.

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分子动力学模拟BCC铁中级联碰撞产生的缺陷结构及其演变(英文) 蔡军, 陆道纲, 马雁, 郁刚 2011, 28(6): 915-921.  摘要 ( )   PDF(567KB) ( )   用分子动力学模拟BCC铁中级联碰撞原子的演变过程.结果显示,级联碰撞的原子不仅可以临时地产生自间隙原子、空位、以及<100>,<110>和<111>哑铃型缺陷,也可以产生<110>和<111>,以及<110>和<110>哑铃型缺陷的复合缺陷.模拟显示在模拟的能量范围内,如果初级碰撞原子的能量越大,该原子引起的级联碰撞覆盖区域会越大.发现具有几千电子伏特初级碰撞能量的原子引起的级联碰撞覆盖区域大约为11~15个晶格常数大小.同时还发现在级联碰撞的初始阶段(0.0~0.75 ps)不仅会有自间隙原子与空位的生成,同时也会有少量的自间隙原子与空位缺陷复合而消失.

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改进打靶法求解Gross-Pitaevskii方程及三个凝聚体的干涉 花巍, 刘学深 2011, 28(6): 922-926.  摘要 ( )   PDF(467KB) ( )   用改进的打靶法求解零温简谐势阱中中性原子玻色-爱因斯坦凝聚的一维Gross-Pitaevskii方程,给出不同非线性参数时凝聚体基态的本征值.用辛算法研究三个凝聚体在撤掉陷俘势后产生的干涉,和三个凝聚体处于同-陷俘势中的干涉及周期性演化,讨论不同的相对相位对凝聚体干涉的影响.

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典型混沌映射的流形计算 李慧敏, 樊养余, 张菁 2011, 28(6): 927-932.  摘要 ( )   PDF(494KB) ( )   映射双曲不动点流形的同宿相交是产生混沌的源泉.通过对映射双曲不动点的流形进行计算,观察是否发生同宿相交现象,进而说明映射的混沌性.提出-种算法计算映射的-维稳定与不稳定流形,利用流形曲线上导数传递这-特殊性质,以"预测-校正"两个步骤快速确定流形上新离散点的位置,避免速度慢的二分搜索.以流形切线方向为参考检查新离散点的位置是否满足精度条件.用典型的混沌映射验证算法的有效性.仿真结果表明,算法能够快速有效地计算映射的-维稳定和不稳定流形.

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1+1维Wolf-Villain模型生长表面高度极值统计分布的数值模拟 温荣吉, 唐刚, 韩奎, 夏辉, 郝大鹏, 寻之朋, 陈玉岭 2011, 28(6): 933-941.  摘要 ( )   PDF(455KB) ( )   为全面研究Wolf-Villain(WV)模型生长表面的统计性质,基于极值统计理论,模拟计算1+1维WV模型在饱和生长阶段表面的极大高度分布(maximal-height distribution,MAHD)和极小高度分布(minimal-height distribution,MIHD).结果表明,MAHD和MIHD在不同的系统尺寸下分别有较好的标度规律,这两个分布之间存在不对称性.其中,MAHD遵循-种常见的极值分布,即广义的Fisher-Tippett-Gumbel(FTG)型分布;而MIHD可以用-个修正的Fisher-Tippett-Gumbel(MFTG)型分布来描述.

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黑洞阴影在SSD中的位置和形状 潘彩娟, 马游, 朱云锋 2011, 28(6): 942-948.  摘要 ( )   PDF(910KB) ( )   假设旋转的黑洞在标准吸积盘内,在吸积盘的内边界等于最后稳定轨道的情况下,画出黑洞阴影在吸积盘的图像.通过定性和定量分析黑洞的形状和位置,发现对于相同质量的黑洞,黑洞阴影的大小及形状与黑洞的自旋参量有关.旋转黑洞阴影的形状和位置与它的旋转轴是不对称的,通过研究旋转轴与黑洞阴影的位置关系来确定黑洞的质量中心的位置及黑洞的旋转参量.