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2010年, 第27卷, 第2期
刊出日期：2010-03-25 上一期    下一期
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基于DCS5格式的LDDRK算法 毛枚良, 姜屹, 邓小刚 2010, 27(2): 159-167.  摘要 ( )   PDF(385KB) ( )   基于五阶线性耗散紧致格式(DCS5)和七级龙格原库塔时间积分算法,根据数值增长因子对精确增长因子的最佳逼近原则,提出与DCS5格式耗散性相适应的优化方法,并得到相应的七级五阶低耗散低色散龙格原库塔(LDDRK)算法.求解标量线性对流方程和线化Euler方程得到的一维波传播问题的数值结果显示,七级五阶LDDRK算法的精度优于七级七阶精度的标准龙格原库塔算法.

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用NND格式模拟Kelvin-Helmholtz不稳定性 王立锋, 范征锋, 叶文华, 李英骏 2010, 27(2): 168-172.  摘要 ( )   PDF(279KB) ( )   使用局部Steger-Warming通量分裂方法,利用NND有限差分格式求解守恒型流体力学方程组,实现对Kelvin-Helmholtz不稳定性的数值模拟.数值模拟给出的线性增长率与线性稳定性分析给出的结果相符合,得到锐利的界面变形图像.

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溃坝流的光滑粒子法模拟 杨秀峰, 彭世镠 2010, 27(2): 173-180.  摘要 ( )   PDF(723KB) ( )   用光滑粒子法模拟几种情况的溃坝流动,对坝外无水和有水的情况进行二维模拟,对坝外有立柱的情况进行三维模拟.流动控制方程采用雷诺平均方程模拟溃坝流动的湍流效应,采用混合长度形式的涡粘模式对控制方程进行封闭,推导其相应的光滑粒子形式的方程.模拟结果表明,数值模拟的流动特征与实验结果符合得非常好,说明发展的光滑粒子法有效.

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拉氏程序使用减敏模型模拟炸药绕爆问题 林文洲, 洪滔, 林忠, 王瑞利 2010, 27(2): 181-189.  摘要 ( )   PDF(708KB) ( )   利用二维拉氏非结构网格爆轰流体程序对高能炸药的爆轰波绕爆问题进行数值模拟.拉氏程序对绕爆问题进行模拟时,会引起网格严重扭曲,导致网格大变形.使用JWL状态方程和三项式反应率,拉氏程序得到的绕爆数值结果与实验定性相同,较好地模拟了爆轰波绕爆过程中的漩涡现象.为了模拟一些钝感炸药在绕爆过程中的死区现象,在炸药反应率中加入减敏因子,模拟结果捕捉到死区,并与国外文章中的数值模拟结果定性相同.

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冲击压力及加载速率对沟槽微射流的影响 刘超, 王裴, 秦承森, 冯其京, 梁仙红 2010, 27(2): 190-194.  摘要 ( )   PDF(223KB) ( )   通过二维弹塑性流体力学欧拉程序MEPH,系统研究冲击压力及加载速率对沟槽微射流喷射量的影响.计算结果显示,微射流的喷射量随冲击压力的增大而增大,但喷射量对压力的变化并不敏感;计算结果和实验结果均表明,加载速率对沟槽微射流的喷射量有较大影响,随着加载速率的减小,微粒子喷射量大致按指数规律减少,所得数值计算结果得到实验验证.

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基于连续介质位错理论的位错原子分布构造方法 卢果, 方步青, 张广财 2010, 27(2): 195-202.  摘要 ( )   PDF(709KB) ( )   基于连续介质位错理论提出一种新的位错原子分布构造方式,理论上可以构造出任意形状和任意Burgers矢量的位错结构.利用该方法,选用FCC单晶铜为模拟介质,构造Burgers矢量为b=[110]/2的刃型全位错和Burgers矢量为b=[112]/6圆环形不完全位错环,并使用分子动力学方法模拟全位错的扩展分解过程和不全位错环在自应力作用下的收缩过程,模拟结果与理论分析一致.该方法的优点在于可以方便地构造出其他传统方法难以构造的位错闭合结构——位错环,从而使位错环的细致研究成为可能.

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低渗透油藏压裂水平井井筒与油藏耦合的非稳态模型 廉培庆, 程林松, 曹仁义, 黄世军 2010, 27(2): 203-210.  摘要 ( )   PDF(378KB) ( )   推导低渗透各向异性油藏压裂水平井井筒与盒式油藏耦合的非稳态模型,并给出求解方法.模型考虑摩阻和加速度的影响,并可以使用不同类型的约束条件.实例计算表明,压裂水平井的流动可分为非稳态阶段和拟稳态阶段.在非稳态阶段,各条裂缝的产量相差不大,总产量随着裂缝条数的增加呈线性增加;在拟稳态阶段,两端裂缝产量高于中部裂缝的产量.受摩阻和加速度压降的影响,空间上位置对称的裂缝在流量上呈现不对称性.井筒内压力损失的存在将使水平井的产量降低,并使井筒内的压力分布不均匀.在最小井底流压的基础上固定流量时,裂缝条数越多,稳产期也越长.

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Angiostatin抑制转移性肿瘤血管生成的数值模拟 赵改平, 陈二云, 沈力行, 吴洁, 许世雄 2010, 27(2): 211-216.  摘要 ( )   PDF(444KB) ( )   针对某些原发性肿瘤能够抑制远处转移性肿瘤快速生长的特性,建立转移性肿瘤附近血管内皮细胞迁移运动的二维、三维离散数学模型,对原发性肿瘤分泌的Angiostatin、转移性肿瘤分泌的促血管生成因子(TAF)共同作用下转移性肿瘤内外微血管网的生成过程进行数值模拟.结果表明,原发性肿瘤分泌的血管抑素对转移性肿瘤内外微血管网的生成速度、成熟度及血管分支数量均有明显的抑制作用;可以降低转移性肿瘤的血管化程度,有效抑制转移性肿瘤的快速生长,达到治疗肿瘤的目的;为肿瘤抗血管生成治疗提供有益信息.

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超临界水在倾斜上升管内的非均匀传热特性数值模拟 雷贤良, 李会雄, 于水清, 任大龙 2010, 27(2): 217-228.  摘要 ( )   PDF(940KB) ( )   对超临界压力水在管径为Φ32mm×3mm、长度为8000mm、倾角为20°的倾斜光管内的流动与传热特性进行数值模拟研究,重点考察超临界水在大比热区内的奇异物性变化对倾斜管内的传热特性的影响.通过与实验数据的对比,验证计算模型的正确性;计算压力P=26,34 MPa时,不同质量流速和热负荷下倾斜光管内壁温随超临界水焓值增大而变化的规律,以及倾斜光管内壁周向温度及热负荷分布的不均匀性;分析大比热区管内上下母线处内壁温度差随工质焓值变化的特性及机理,讨论大比热区水的物性变化对倾斜光管内传热不均匀性的影响;引入截面横向动能与截面相对横向动能两个变量对二次流的强度进行描述,重点考察超临界水在大比热区内的二次流的流动特点及其对倾斜管内传热特性影响的机理.并利用截面中垂线上的密度梯度定量分析二次流变化的规律,讨论超临界压力下大比热区内倾斜光管内壁温分布异常的机理.

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钝体驻定湍流扩散火焰的数值研究——燃烧模型比较 黄庆, 朱旻明, 叶桃红, 陈义良, 董刚 2010, 27(2): 229-239.  摘要 ( )   PDF(549KB) ( )   分别采用标量联合的概率密度函数方法、稳态火焰面模型、Euler非稳态火焰面模型和基于有限体积/Monte Carlo混合算法的完备PDF模型对钝体驻定的Sydney湍流扩散火焰HM1进行数值模拟,以比较不同燃烧模型的性能,并比较标量联合的概率密度函数方法和Euler非稳态火焰面模型对氮氧化物排放预测的差异.计算结果和实验数据的比较表明,采用概率密度函数方法计算化学反应可以得到更好的结果但计算量较大,而用火焰面模型求解计算量较小,在接近完全燃烧的情形下,其计算结果比较合理.

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电容提取的新摄动方程及小波边界元解法 校金友, 曹衍闯, Johannes Tausch, 张铎 2010, 27(2): 240-244.  摘要 ( )   PDF(317KB) ( )   提出一种解决含高电容率介质结构电容提取问题的新摄动方程,使计算时间减少一半.建立新摄动方程的快速小波Galerkin边界元解法.算例证明新摄动方程精度高且受介质电容率影响小;用小波Galerkin边界元求解的效率高,时间和内存消耗达到最优O(N)(N为未知量数目).

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植被红外特征的多孔介质模拟 江利锋, 叶宏 2010, 27(2): 245-250.  摘要 ( )   PDF(353KB) ( )   利用流动介质在多孔材料孔隙通道内的渗流和表面蒸发与植物叶片的蒸腾作用相似的原理,设计一种多孔仿真叶片,建立多孔仿真叶片及实际叶片的理论模型,研究孔隙率、仿真叶片厚度、多孔材料固体颗粒的有效直径对仿真叶片表面温度的影响,并比较处于同样环境条件下的植物叶片与仿真叶片表面温度的变化情况,发现厚度0.5 cm,孔隙率0.05,颗粒有效直径2.5 mm的仿真叶片与植物叶片表面温度最接近,全天温差在3℃以内.

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光弹材料载荷过程中红外辐射特征机理的计算分析 王芳, 李英骏, 张广财, 唐炼, 龙志飞 2010, 27(2): 251-256.  摘要 ( )   PDF(387KB) ( )   基于材料的热力学关系和能量守恒定律,给出弹性体形变过程中红外辐射温度改变量和辐出度变化的物理计算方程.并结合有限元方法进行物理建模,对光弹材料三点弯载荷实验过程中的红外辐射出射度的分布进行数值计算和模拟.结果与实验结果吻合较好,表明模型及其相关理论是合理的,可以用来量化揭示实验中的红外辐射特征.从而得到一种能够利用计算机量化分析固体材料载荷过程中红外辐射特征机理的计算方法.

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透明液体中激光致声特性 王雨虹, 王江安, 吴荣华 2010, 27(2): 257-262.  摘要 ( )   PDF(290KB) ( )   研究透明液体的特性阻抗、激光声的传播距离和激光焦斑半径对激光声信号的影响.通过实验和数值计算发现,在一定范围内,随着特性阻抗的增加,声波的峰值声压、主频和声能也相应增加;随着激光声传播距离的增加,激光声的主频从急速下降变为相对稳定;在保证光击穿的条件下,选择较大的激光焦斑半径,可提高光声能量转换效率.

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应用高阶有限元-局部共形完全匹配层算法分析电磁散射问题 朱剑, 甘辉, 樊振宏, 陈如山 2010, 27(2): 263-268.  摘要 ( )   PDF(290KB) ( )   提出局部共形完全匹配层在高阶有限元中的实现方法,用于分析三维电磁散射问题.基于定义在局部高阶单元上的实坐标、复坐标以及参数坐标三者之间的映射关系,局部共形完全匹配层不仅能够贴近复杂结构散射体的外廓形状设置截断区域,有效地缩减有限元分析区域,而且由于保证了较高的几何拟合精度,可以有效地提高数值计算结果的准确性.利用这种结合局部共形完全匹配层的高阶有限元方法分析不同目标的电磁散射特性,数值结果表明方法的正确性和有效性.

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一种新的计算复杂目标电磁散射的MoM-SBR/PO混合法 耿方志, 彭世蕤, 秦开兵, 潘英锋, 孙宏伟 2010, 27(2): 269-273.  摘要 ( )   PDF(231KB) ( )   针对三维复杂电大尺寸金属目标,在传统MoM-PO混合法的基础上,引入基于射线密度归一化(RDN)概念的射线弹跳法(SBR),计算电大PO区域内部的多次反射影响,从而得到一种新的MoM-SBR/PO混合方法,该方法区别于大部分改进的MoM-PO混合法对PO区域内多次反射贡献的处理,避免了迭代物理光学法涉及的多次矩阵相乘问题.与其它几种方法进行比较,结果显示吻合较好.

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利用积分方程法的各向异性地层频率测深三维模拟 陈桂波, 汪宏年, 姚敬金, 韩子夜 2010, 27(2): 274-280.  摘要 ( )   PDF(546KB) ( )   应用一种新的积分方程算法对各向异性地层频率域电磁测深三维问题进行正演模拟.利用范数小于或等于1的修正Green算子得到各向异性地层中的新积分方程,由于满足压缩映射条件,该积分方程在任意参数条件下总是迭代收敛的.提出一种应用迭代法求解新积分方程的迭代初值优化选择方法,并通过具体算例对比说明该方法可使频率域电磁测深三维模拟的计算效率得到有效提高.最后应用所述算法对层状各向异性大地轴向频率测深视电阻率响应进行三维数值模拟,考察分析地层的各向异性对视电阻率响应特征的影响,得到一些重要结论.

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复杂地表条件下快速推进法地震波走时计算 孙章庆, 孙建国, 韩复兴 2010, 27(2): 281-286.  摘要 ( )   PDF(562KB) ( )   为获得计算复杂地表条件下地震波走时的方法,对常规快速推进法(Fast marching method,简写为FMM)做了两点改进:①引入不等距差分格式,用于地表和界面处的局部走时计算;②增加新的网格节点类型,用于实现不规则边界条件下的窄带技术.通过对算法的计算精度、效率及实例的分析可得,算法计算精度高,其中反射波走时计算的精度高于初至波;不会因为处理不规则边界而引入过多额外的计算量;能灵活稳定地处理各种强起伏复杂地形、近地表及地下复杂介质等问题.计算结果满足复杂地表条件下地震波的传播规律.

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PBG-PCF基模特性全矢量平面波多极方法联合数值研究 汤炳书, 沈廷根, 王刚 2010, 27(2): 287-292.  摘要 ( )   PDF(435KB) ( )   用全矢量平面波方法与多极方法联合数值研究六重对称带隙型光子晶体光纤的基模特性.通过全矢量平面波方法可确定组成PBG-PCF的二维光子晶体的带隙,基模(束缚模)存在其频率要落在带隙内且须在k0α=βα的直线附近上部区域,在带隙外形成辐射(泄漏模).把频率作为输入变量用多极方法计算,数据导出用MATLAB数学软件作出模场分布图,结果发现,不是所有基模可能存在的区域都有基模存在,为带隙型光子晶体光纤的基模寻找提供一种可行的方法.

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Mn掺杂的ZnS(001)表面的电子态特性 李磊, 李丹, 刘世勇, 赵翼 2010, 27(2): 293-298.  摘要 ( )   PDF(369KB) ( )   利用第一性原理计算Mn在ZnS(001)表面上几种掺杂位置的形成能、局域分波态密度和磁矩.对Mn在ZnS(001)表面上的三种位置的形成能进行比较,得到两种填隙位置是非常稳定的掺杂位置.分析ZnS(001):Mn各种再构表面的电子态密度和电荷密度分布.结果表明,三种表面模型中,自旋向上的Mn原子的3d态和近邻S原子的3p态都有一定的杂化,并且替代掺杂的Mn和邻近S原子的p-d杂化最明显,形成的共价键最强.而自旋向下的Mn原子的3d态比较局域,受S原子的3p态影响较小.计算了三种掺杂表面的磁矩,并分析计算结果.

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用Schaefer和Harris方法计算LS耦合原子态及其简洁本征函数 代丽丽, 熊庄, 陈从颜 2010, 27(2): 299-303.  摘要 ( )   PDF(247KB) ( )   应用推广Schaefer和Harris的方法(即对于给定的电子组态,在Slater行列式基上构造算符L2+λS2的矩阵,通过对角化此矩阵求得LS耦合原子态的本征函数)开发一套Fortran程序,不仅可以求得某一对称下最简洁的的LS本征函数,而且能够求得任一电子组态(同科电子组态和非同科电子组态)的所有LS耦合原子态.作为例子,具体计算Np(Z=93)电子组态5f46d的LS耦合原子态和对应于6I光谱项的最简洁的LS本征函数.

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玻色-爱因斯坦凝聚体间相互作用的动力学性质研究 孙文静, 李彬, 花巍, 刘学深 2010, 27(2): 304-308.  摘要 ( )   PDF(247KB) ( )   采用辛算法数值求解一维含时Gross-Pitaevskii方程.数值模拟玻色爱因斯坦凝聚体的"Breathing"特征,研究撤掉简谐势阱时两个凝聚体相互作用产生的干涉现象及两个凝聚体相位差发生变化时凝聚体的动力学性质.

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非线性弦振动方程的Painlevé性质、Bäcklund变换和孤子解的聚变 徐淑奖, 姜璐, 郭玉翠 2010, 27(2): 309-316.  摘要 ( )   PDF(425KB) ( )   借助于计算机符号计算系统Maple,用Weiss,Tabor和Carnevale等人提出的WTC方法首次验证非线性弦振动方程具有Painlevé性质,并得到非线性弦振动方程的Bäcklund变换,用Hirota直接方法分析非线性弦振动方程孤子解的聚变现象.