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2010年, 第27卷, 第1期
刊出日期：2010-01-25 上一期    下一期
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研究论文

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二维柱几何中子输运方程的并行区域分解方法 魏军侠, 阳述林, 傅连祥 2010, 27(1): 1-7.  摘要 ( )   PDF(448KB) ( )   分析不同的区域分解方法及优先级插入算法对二维柱几何下中子输运方程Sn间断有限元方程并行效率的影响,给出基于最小面体比的正方形区域分解方法及沿径向的优先级插入算法,并通过将正方形区域分解方法与径向优先级插入算法进行组合,形成新的算法.新算法更适应于二维柱几何下输运方程Sn间断有限元方法的并行计算.数值试验表明,在通信延迟较高的大型国产并行机上,新算法用数百个CPU还可以取得较好的并行效果,比已有方法具有更良好的可扩展性.

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强爆炸早期火球现象的一维数值研究 田宙, 乔登江, 郭永辉 2010, 27(1): 8-14.  摘要 ( )   PDF(402KB) ( )   采用一维球对称辐射流体力学方程组,构建直接求解辐射输运方程的一种数值方法,得到强爆炸早期火球发展过程中火球阵面、弹壳冲击波的形成发展过程.计算结果与Brode结果进行对比,二者一致,证明数值方法的合理性.数值模拟爆炸源区不同当量、不同密度以及不同爆炸高度等条件下强爆炸早期火球发展过程中火球阵面、弹壳冲击波的形成发展过程,对计算结果进行比较分析.

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由X射线成像反推核爆当量的蒙特卡罗模拟 刘志亮, 毛用泽 2010, 27(1): 15-22.  摘要 ( )   PDF(307KB) ( )   初步探讨利用X射线成像反推核爆当量.建立特征环小孔几何模型,采用MCNP4C进行模拟,从模拟源面积,Ec的选取,环宽、等效温度及X射线入射角度的影响等方面对蒙特卡罗模拟进行讨论.在模拟时宜选取源面积S0=6.25π cm2、能量截断值Ec=2×10-8 MeV,需考虑能量响应和角度响应.对等效温度为1.4 keV和3.8 keV、X射线入射角度为0°,1°,2°,3°,4°,5°,6°的特征环小孔模型分别进行模拟,给出根据这些模拟结果反推核爆当量的具体方法.

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基于树网格的格子Boltzmann方法以及曲线边界的处理 陈瑜, 夏振华, 蔡庆东 2010, 27(1): 23-30.  摘要 ( )   PDF(680KB) ( )   将格子玻尔兹曼方法(LBM)和BFECC技术相结合,在四叉树网格上实现,并用于二维不可压缩流动的求解.二维四叉树(三维八叉树)网格是一种非均匀网格,利用树结构进行数据存储,具有非常高的检索效率.BFECC是一种数值技巧,可以把求解输运方程的奇数阶格式通过误差修正提高一阶精度.基于四叉树网格的LBM,引入BFECC后,能有效减小输运过程中非均匀网格插值产生的误差,在总体上实现二阶精度,和经典的LBM方法相当.最后给出二维顶盖驱动方腔流动算例和二维圆柱绕流算例,从中可以看出格式的有效性.

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格子Boltzmann方法模拟双液滴撞击液膜的流动过程 周轶, 郭加宏, 陈红勋 2010, 27(1): 31-37.  摘要 ( )   PDF(501KB) ( )   采用单相自由面格子Boltzmann方法中流场计算,自由面条件和表面张力处理方法,研究双液滴撞击液膜的流动过程,实现对垂直间隔的两液滴相继撞击液膜流动过程的模拟.数值结果表明,液滴相继冲击液膜时,液滴间上下距离对液膜状态有很大的影响,液滴间距不同,液膜形状会出现很大差异.数值结果与实验结论定性一致.

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两相湍流色噪声扩维法PDF模型及数值模拟 李昭祥, 徐江荣, 杨忠华 2010, 27(1): 38-44.  摘要 ( )   PDF(440KB) ( )   由颗粒运动的朗之万方程出发,对流体脉动速度采用扩维方法,得到两个不同层次的PDF输运方程.通过对颗粒运动方程求解和高斯分布假设,解决PDF方程的封闭问题,获得颗粒二阶矩模型,然后将颗粒应力方程简化成代数方程,建立代数应力模型.将对流扩散方程的有限分析法运用到求解两相流模型中,对壁面两相射流进行数值模拟,对比分析数值结果与实验结果.

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层内突进传质扩散数学模型及求解 李俊键, 姜汉桥, 刘同敬 2010, 27(1): 45-50.  摘要 ( )   PDF(361KB) ( )   针对窜流型油藏的特点,抽象出物理原型,同时考虑纵向和横向扩散,建立层内突进传质扩散数学模型.应用拉普拉斯变换,求得层内突进传质扩散数学模型的解析解,并得到小段塞情况下的解析解.应用通用有限元分析软件,建立层内突进传质扩散的几何模型,并求得层内突进传质扩散数学模型的数值解.绘制层内突进传质扩散数学模型的浓度分布二维剖面及不同时间步的浓度变化剖面;通过无因次距离和无因次浓度关系及孔隙体积与无因次浓度关系可以看出,贝克莱特(Pe)数越大,峰值浓度越高,见剂时间越晚.通过解析解及数值解结合的方法,可加深对传质扩散本质的理解.

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超音速子母弹开舱后流场特性研究 陶如意, 江坤, 赵润祥, 王浩 2010, 27(1): 51-58.  摘要 ( )   PDF(846KB) ( )   用数值求解雷诺平均N-S方程的方法对超音速子母弹开舱后复杂外形的流场特性进行数值模拟.模拟结果与试验结果对比表明,采用S-A一方程湍流模型求解雷诺平均N-S方程,并以AUSM+作为离散格式的数值方法,可较细致地模拟开舱后弹体周围的定常绕流特性.对有攻角时流场结构进行分析,并对其流动机理进行探讨.发现开舱后在弹肩处的后向台阶有回流形成,横截面子弹弹体表面边界层分离使装配空隙内形成涡流并使弹体环向表面压力出现极小峰值,不规则的外形使尾流不对称.可为确定子弹抛撒初始条件提供参考.

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具有局部稀薄气体效应的高超声速尖锥气动加热特征研究 王智慧, 鲍麟 2010, 27(1): 59-64.  摘要 ( )   PDF(511KB) ( )   以微钝尖锥为飞行器前缘模型,采用基于分子运动论的DSMC方法模拟不同前缘曲率半径的尖锥在高超声速来流下的气动热环境,计算驻点热流率,并与Fay-Riddell公式和其他修正理论作对比,研究具有局部稀薄气体效应的高超声速尖锥气动加热特征及其变化规律.发现修正的Cheng参数适合作为工程上判断驻点区域稀薄气体效应影响大小的判据.

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可压缩混合层气动光学效应研究 史可天, 马汉东 2010, 27(1): 65-72.  摘要 ( )   PDF(612KB) ( )   建立具有普适性的流场光学传输效应计算方法,针对脉动流场的光学传输计算方法可以预测空间非均匀分布的脉动流场引起的光学传输效应.以高阶紧致差分格式求解三维可压缩滤波N-S方程,对可压缩混合层流动进行空间模式的大涡数值模拟,得到流动失稳转捩直至完全湍流的空间发展全过程,采用时间模式的直接数值模拟进行对比验证.分析流动不同阶段对光学传输效应的影响,初步讨论流场特性与光学传输效应之间的联系,计算结果表明,在转捩区域流场引起的成像畸变最为严重.

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三维粗糙面电磁双站散射的直接型区域分解计算 刘鹏 2010, 27(1): 73-81.  摘要 ( )   PDF(552KB) ( )   提出三维粗糙面双站电磁散射的直接型有限元-区域分解方法.首先建立含有迭代Robin边界条件(IRBC)的区域分解法耦合模型,再用内视法导出高度稀疏分块的分区耦合矩阵,之后给出缩减耦合矩阵带宽的子区域排序方法和IRBC的FFT加速算法.用有限元-完全匹配层和未分区的有限元-IRBC方法验证数值结果.

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高阶辛算法的稳定性与数值色散性分析 黄志祥, 沙威, 吴先良, 陈明生, 况晓静 2010, 27(1): 82-88.  摘要 ( )   PDF(277KB) ( )   利用Maxwell方程的哈密尔顿函数,导出对应的欧拉-哈密尔顿方程.利用辛积分技术与高阶交错差分技术,建立求解三维时域Maxwell方程的高阶辛算法;结合电磁场中的物理概念,借助矩阵分析和张量分析理论,获得高阶时域方法及高阶辛算法的稳定性和数值色散性的统一处理新方法.用数值结果证实方法的正确性,与FDTD算法和其它时域高阶方法相比,高阶辛算法具有较大的计算优势,为电磁计算提供了新的途径.

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基于新型混合场积分方程的半空间三维均匀介质目标电磁散射分析 胡云琴, 安宁, 丁大志, 陈如山 2010, 27(1): 89-94.  摘要 ( )   PDF(285KB) ( )   利用介质半空间格林函数,将一种混合场积分方程(JMCFIE)推广应用到有耗半空间的均匀介质的散射分析中,以减少离散矩阵方程迭代求解时所需的迭代步数,提高矩量法(MoM)对半空间介质目标散射分析的求解效率.数值算例验证了方法的准确性和有效性.

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有耗半空间上方导体目标电磁散射的多层快速多极子算法 樊振宏, 刘金权, 胡云琴, 陈如山 2010, 27(1): 95-100.  摘要 ( )   PDF(381KB) ( )   提出基于高阶拟合的多层快速多极子算法,用于分析有耗半空间上方导体目标的电磁散射.采用高阶拟合方法将远区相互作用单元的半空间空域格林函数用级数表示,对高阶拟合项作加法定理展开,进而应用多层快速多极子算法.该方法具有分组小,内存需求低,易于实现的优点.用数值算例验证其正确性与有效性.

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复杂媒质散射特性的FETI分析 盛亦军, 朱剑, 樊振宏, 陈如山 2010, 27(1): 101-106.  摘要 ( )   PDF(298KB) ( )   在分析复杂媒质的电磁场散射特性时,引入有限元撕裂对接法,对包含复杂媒质在内的整个计算空间做区域分解,通过合理的代数运算,将一个三维问题转化为二维问题进行求解,减小计算的复杂度.使用Krylov求解器,避免在形成交界面系统方程时,系数矩阵中的求逆运算.两个算例结果表明有限元撕裂对接法在分析复杂媒质散射特性时的正确性和有效性.

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头部电阻抗成像正问题的解析解研究 徐征, 何为, 何传红, 张占龙 2010, 27(1): 107-114.  摘要 ( )   PDF(366KB) ( )   建立头颅的球型仿真模型.用头皮、颅骨、脑脊髓和脑组织四层同心球结构模拟头颅.对各层组织采用复数电导率,用分离变量法分析头颅球模型在最外层(头皮层)表面施加点电流激励的情况下,内层的电位分布.根据电位分布的表达式,绘制出颅内的电位等位线图.分析电流注入角度对电位分布的影响.仿真结果表明,当颅内脑组织电导率变化时,头皮表面电位的实部变化明显大于虚部,激励电流频率变化对头皮表面电位虚部的影响较为明显.研究结果可用于分析头部电阻抗成像问题.

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基于随机粒子群的Newton-SVD方法的电测井反演 李智强, 范宜仁, 邓少贵, 陈华 2010, 27(1): 115-120.  摘要 ( )   PDF(309KB) ( )   提出一种基于随机粒子群的Newton-SVD方法对双侧向测井进行双参数反演(原状地层电阻率,侵入带半径),运用随机粒子群方法得到双侧向测井反演的一个较为合理的初始值,结合Newton-SVD方法进行双侧向测井反演,提高测井反演的稳定性、可靠性,给出一种设定测井反演初始值的方法,通过对加入噪声的理想模型和实际资料进行处理表明,该方法可有效、准确地消除复杂测井环境的影响,得到真实的地层参数.

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三维海洋波导中散射目标快速声学远场成像 潘文峰, 宗志雄, 尤云祥, 缪国平 2010, 27(1): 121-130.  摘要 ( )   PDF(830KB) ( )   研究用声传播远场分布信息成像海洋波导环境中三维散射目标的反问题,提出一种指示器样本成像方法,在不需要预先知道散射目标的任何声学和几何特性的情况下,可以快速得到其位置、形状等几何信息的一个理想的像.数值试验表明,该方法对成像海洋波导中三维散射目标是有效的,即使在有限孔径测量方式和具有噪声测量数据时,也能够得到散射目标的一个理想成像,表明海洋波导边界的多重反射效应对成像效果具有一定的正面影响.

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弹性波斜入射声子晶体的缺陷模及其转型 刘启能 2010, 27(1): 131-136.  摘要 ( )   PDF(285KB) ( )   推导出弹性波斜入射固-固掺杂结构声子晶体的转移矩阵和透射系数公式.计算固-固掺杂结构声子晶体中弹性波的透射系数.得到当横波斜入射时,透射波中横波的缺陷模随着入射角的增大而减弱,横波向纵波的转型随着入射角的增大而增强.当纵波斜入射时,透射波中纵波的缺陷模随着入射角的增大而减弱,纵波向横波的转型随着入射角的增大而增强.

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铁磁/反铁磁/铁磁三层膜系统中反铁磁自旋结构及其交换各向异性 王烨丽, 马英英, 许小勇, 胡经国 2010, 27(1): 137-142.  摘要 ( )   PDF(351KB) ( )   研究铁磁/反铁磁/铁磁三层膜中界面存在二次以及双二次交换耦合下反铁磁磁矩转动及其交换各向异性.结果表明,其反铁磁膜中的磁矩转动存在可逆"恢复行为"、不可逆"连续倒转行为"以及不可逆"中断倒转行为"三种情形,三种情形的出现强烈地依赖于两界面处的线性耦合和双二次耦合.钉扎界面的交换耦合与旋转界面的交换耦合相互竞争,当钉扎界面耦合占主导时,反铁磁磁矩发生可逆"恢复行为",系统出现交换偏置.在旋转界面耦合占主导情形下,其线性耦合与双二次耦合也相互竞争,分别导致反铁磁磁矩发生不可逆"连续倒转行为"和不可逆"中断倒转行为",系统都不出现交换偏置,但矫顽场都得以增强.相关结论为实验上观测的磁滞能耗以及界面垂直耦合提供了可能的解释.

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不对称钴纳米环磁特性及涡旋态控制的蒙特卡罗模拟 林枝钦, 叶晴莹, 钟克华, 黄志高 2010, 27(1): 143-149.  摘要 ( )   PDF(314KB) ( )   利用Monte Carlo模拟方法研究不同外加磁场方向对不对称钴纳米环磁特性的影响.主要研究磁化反转过程中畴壁运动可控制机制、磁滞回线及涡旋态的形成.模拟结果表明:①不同的外加磁场方向对不对称钴纳米环在磁化反转过程中畴壁的运动和涡旋态的形成及稳定性有较大的影响;②可利用畴壁能的变化及外加磁场的方向控制纳米环畴壁的运动;③磁化反转过程中涡旋态的形成及稳定性存在明显的尺寸效应.

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AFM针尖-测试面接触分子动力学研究 田文超, 陈贵敏, 刘焕玲 2010, 27(1): 150-156.  摘要 ( )   PDF(549KB) ( )   针对AFM针尖-测试面的接触问题,利用分子动力学模拟针尖同测试面间的"跳跃粘附"和"颈缩分离"过程;分析接触力同接触间隙的关系及测试面压力分布;发现分离过程滞后粘附过程;得到接触力大小只与接触区域附近少数原子层有关,且接触区域近处原子受压力、远处受拉力的结论;讨论测试面位错半径同接触力和接触间隙的关系.