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2010年, 第27卷, 第5期
刊出日期：2010-09-25 上一期    下一期
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二维保单调保守恒插值算子 马利斌, 胡晓燕, 莫则尧 2010, 27(5): 633-640.  摘要 ( )   PDF(479KB) ( )   基于一个一维保单调保守恒插值算子,利用不完全双二次插值提出一个二维保单调保守恒插值算子.从插值逼近角度,通过几个数值实验验证该插值算子有效.用得到的二维插值算子作为结构网格自适应加密(structured adaptive mesh refinement,SAMR)算法中的细化插值算子,求解几个二维Euler方程数值例子,结果表明,提出的二维插值算子有效.

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保持对称性的新积分梯度格式 勇珩, 连志强, 曾清红, 袁国兴, 王政 2010, 27(5): 641-648.  摘要 ( )   PDF(372KB) ( )   针对柱坐标系下拉氏流体力学的动量方程,提出一种积分梯度格式IGTSP(Integral Gradient Total Symmetry-Preserving),它具备现有积分梯度格式IGA(Integral Gradient Average)和IGT(Integral Gradient Total)的优点,不仅克服了IGT格式不能保持柱坐标系下的一维球对称性的缺点,而且系统的总动量守恒误差为O(h),比IGA格式更好地保持系统的总动量守恒.数值试验进一步显示了该格式理论分析的优点.

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基于Steiner点扰动和矢量边界推进技术的三维约束非结构网格生成方法 王盛玺, 宋松和, 邹正平 2010, 27(5): 649-657.  摘要 ( )   PDF(500KB) ( )   提出一种结合Steiner点扰动和矢量边界推进三角化技术的三维约束非结构四面体网格生成方法.在由物面节点生成的Delaunay网格基础上,利用Conforming方法恢复计算域形状,然后利用点扰动技术迫使所有Steiner点全部从约束边、面上转移,并利用矢量边界推进三角化方法重构约束面三角剖分,进而得到完全恢复所有约束条件的Constrained网格,并证明方法的收敛性和稳定性.

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多介质流体力学两步欧拉方法的模型封闭性方法 梁仙红, 李征, 何长江, 刘超 2010, 27(5): 658-664.  摘要 ( )   PDF(272KB) ( )   描述多介质流体力学两步欧拉方法拉氏步中方程的不封闭问题.分析已存在的模型封闭性方法的优缺点,给出根据声速特征的自适应的模型封闭性方法.数值例子表明方法合理可靠,并说明压力弛豫过程在数值计算中的作用.

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基于线性抛物化稳定性方程的后掠翼边界层内横流稳定性研究 左岁寒, 杨永, 李栋 2010, 27(5): 665-670.  摘要 ( )   PDF(333KB) ( )   采用有限差分法求解考虑模型曲率的线性抛物化稳定性方程(LPSE),分析无限展长后掠翼边界层内的横流驻波不稳定,并与实验结果进行对比,研究LPSE方法的模拟效果及其适用范围.研究表明,在横流驻波扰动增长的初期,LPSE能够准确的预测扰动的eN曲线,较好地描述边界层内的流动结构和扰动形态;当扰动增长到足够大时,扰动的高阶项不能再被忽略,LPSE的线性假设不再成立,需要采用非线性的方法(NPSE)来分析该状态.计算分析发现,模型曲率和边界层非平行性对后掠翼边界层内横流驻波的稳定性分析影响很大,影响程度与雷诺数无关.对于本文研究的模型,曲率对边界层内的横流扰动起着稳定的作用,而非平行性对扰动起不稳定的影响.

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求解双曲守恒律方程的高分辨率熵稳定格式 罗力, 封建湖, 唐小娟, 向量 2010, 27(5): 671-678.  摘要 ( )   PDF(348KB) ( )   熵稳定格式从物理概念出发,保证总熵关于时间耗散,在计算过程中无需进行熵修正,有效避免如膨胀激波,负压力等非物理现象,显示出独特的优点.通过插入限制器和在单元交界面处进行高阶重构,得到一类高分辨率的熵稳定格式.算例结果表明,格式具有可靠性,高精度和基本无振荡性等特点.

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基于SPH方法的瞬态粘弹性流体的数值模拟 杨波, 欧阳洁 2010, 27(5): 679-684.  摘要 ( )   PDF(278KB) ( )   运用SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)方法模拟基于Oldroyd-B模型的平面突然起动Couette流,通过数值解与解析解的比较,验证SPH方法模拟瞬态粘弹性流动的准确性;且对基于Oldroyd-B模型的方腔驱动流进行SPH模拟.采用一种新的固壁边界处理方法,有效地防止了粒子穿透,提高数值计算的准确性.用数值算例验证SPH方法对粘弹性流体模拟的有效性和稳定性.

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含双时间步法的化学非平衡流解耦算法 汪洪波, 孙明波, 梁剑寒, 王振国 2010, 27(5): 685-691.  摘要 ( )   PDF(405KB) ( )   发展基于隐式双时间步法的化学非平衡流解耦型计算方法.采用算子分裂法对流动和反应进行解耦处理,流动方程组通过双时间步方法求解;源项方程组采用二阶梯形公式迭代求解;提出"源项消去"法,以消除化学反应源项对流动求解引入的误差,从而保证流动方程组求解的时间精度.理论分析和计算结果表明,方法既可以保证双时间步法的求解效率,又可以获得比较精确的非定常计算结果.

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考虑渗透率张量的非均质油藏有限元数值模拟方法 李亚军, 姚军, 黄朝琴, 张凯 2010, 27(5): 692-698.  摘要 ( )   PDF(347KB) ( )   针对具有混合边界的非均质油藏,考虑全张量形式的渗透率,建立弹性微可压缩单相流体不稳定渗流问题的数学模型.根据变分原理,将压力微分方程的边值问题转化为泛函的极值问题,建立渗流模型的有限元方程.针对典型的均质和非均质渗流问题进行模拟计算,得到油藏内压力动态分布曲线,并分析曲线特征.研究表明,有限元法计算精度很高,适用于求解利用渗透率张量表征的非均质油藏渗流问题.为非均质油藏的开发和精细油藏数值模拟提供了理论依据.

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应用于非线性热传导方程的格子玻尔兹曼方法 张东辉, 刘方贵, 张金存, 芮孝芳 2010, 27(5): 699-704.  摘要 ( )   PDF(275KB) ( )   将格子玻尔兹曼方法应用于非线性热传导方程的求解,详细推导一种新的Lattice Boltzmann模型,并给出新方法所对应的多尺度方案和宏观量形式.导热系数与温度之间满足多项式函数关系,计算中模拟了不同的参数情况,并与线性热传导方程的理论解进行比较.新的Lattice Boltzmann方法展现出极大的灵活性和普适性,具有很好的应用前景.

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三分量磁场延拓的递推算法 闫辉, 肖昌汉, 张朝阳, 朱兴乐 2010, 27(5): 705-710.  摘要 ( )   PDF(395KB) ( )   提出一种三分量磁场延拓的递推算法,主要目的是解决三分量磁场的向下延拓问题.应用微分学基本原理,将具有相同水平坐标,不同垂向坐标的点上的三分量磁场,通过磁场的垂向偏导数的积分联系起来.根据磁场向量散度和旋度的性质,将磁场的垂向偏导数与水平方向的偏导数联系起来.这样,在已知一个平面上的磁场时,可以通过递推的办法逐层求取该平面以下任意平面上的三分量磁场.应用实例证明方法的快速性和准确性.

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消声器声学性能预测的子结构快速多极子边界元法 崔晓兵, 季振林 2010, 27(5): 711-716.  摘要 ( )   PDF(356KB) ( )   鉴于快速多极子边界元法的应用主要局限于单区域声学问题计算,发展基于子结构技术的快速多极子边界元法以计算多区域声场问题,介绍基本原理、具体实施过程以及优缺点.以带有插进口管的膨胀腔消声器为例,应用子结构快速多极子边界元法和传统边界元法计算其传递损失,通过与实验测量结果的比较,验证方法的有效性和计算精度.研究表明,快速多极子边界元法与传统边界元法相比,节点数越多,其在节省计算时间,减少计算量等方面的优势越明显.

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中子中子碰撞产生超高能中子问题模拟 李树, 田东风, 邓力 2010, 27(5): 717-721.  摘要 ( )   PDF(230KB) ( )   ICF的聚变靶丸中,高能中子相互之间发生碰撞将导致超高能中子的产生,推导中子中子碰撞与超高能中子产生的关系,研究利用蒙特卡罗方法确定碰撞后中子速度的方法,通过求解非线性中子输运方程及对DT聚变小球中的中子输运问题进行数值模拟,研究中子与中子碰撞产生超高能中子及其与聚变中子源强的关系问题.

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蒙特卡罗粒子输运问题的全局降方差方法 许海燕, 黄正丰, 蔡少辉 2010, 27(5): 722-732.  摘要 ( )   PDF(647KB) ( )   精确获得中子通量的时间-空间-能量精细分布对于一类非定常粒子输运蒙特卡罗模拟至关重要.以零方差理论为基础,采取化整为零的策略,把蒙特卡罗方法与离散纵标方法相耦合,用近似重要函数指导蒙特卡罗模拟,给出一种实现蒙特卡罗全局降方差的计算方案.数值算例表明,该计算方案获得了全局降方差的效果.

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计算动态系统网格通量场的驿站重要抽样方法 王瑞宏, 姫志成, 江松, 黄正丰, 裴鹿成 2010, 27(5): 733-739.  摘要 ( )   PDF(442KB) ( )   对与时间有关输运问题计算条件下,全系统不同网格体通量计算统计涨落较大,甚至个别网格很难得到计数的现象,提出驿站重要抽样方法.研究可以选择的重要性函数,给出抽样方法,推导重要性偏倚抽样的源粒子纠偏权重公式.经过推导证明连续多时间步抽样计算不存在粒子纠偏权发散问题.数值模拟结果表明,采用驿站重要抽样方法,全系统精细网格通量场计算精度基本一致,整体计算结果得到明显改善.

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非均匀大气中γ射线输运的蒙特卡罗模拟方法 陶应龙, 朱金辉, 王建国, 牛胜利, 范如玉 2010, 27(5): 740-744.  摘要 ( )   PDF(241KB) ( )   γ射线在高空大气中的输运问题常采用蒙特卡罗方法进行模拟,但由于大气是非均匀连续介质,通常需要根据高度上的密度变化将大气进行分层处理.高空大气密度变化非常剧烈,精细的分层会带来很大的计算量.针对非均匀连续介质中的粒子输运问题,利用质量距离抽样方法代替传统的步长抽样方法,提出一种可直接模拟粒子在非均匀连续介质中输运的蒙特卡罗方法,实现γ射线在非均匀大气中输运的蒙特卡罗模拟,并与MCNP程序的计算结果进行比较,结果符合较好.

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半微观质子光学势 胡泽华, 孙伟力, 王佳, 张本爱 2010, 27(5): 745-751.  摘要 ( )   PDF(376KB) ( )   基于原子核壳模型单体密度矩阵的折叠模型计算光学势的实部,配以唯象光学势虚部,构造半微观光学势.通过拟合质子弹性散射实验数据,得到适用于质量数28~90,能量到200 MeV的半微观质子光学势.该光学势用于质子弹性散射计算分析,在参数大为减少的情况下,计算得到的角分布和分析本领与实验数据的符合程度,总体上好于Koning-Delaroche普适光学势的计算结果.

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A-La2O3电子结构和光学性质的第一性原理计算 刘其军, 刘正堂, 冯丽萍 2010, 27(5): 752-758.  摘要 ( )   PDF(344KB) ( )   采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似平面波超软赝势法,计算A-La2O3的电子结构和光学性质.结果表明,A-La2O3属于间接带隙氧化物,禁带宽度为3.72 eV;其价带主要由La的5s,5p和6s态电子以及O的2s和2p态电子构成,导带主要由La的5d态电子构成.经带隙校正后,计算得到A-La2O3在(100)和(001)方向上的光学线性响应函数随光子能量的变化关系,包括复介电函数、复折射率、吸收光谱、反射光谱、损失函数和光电导谱.结果表明,A-La2O3在(100)和(001)方向上具有光学各向异性,并且具有从近紫外到红外的透明区域,为A-La2O3的应用提供了理论依据.

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加压下ZnO结构相变和电子结构的第一性原理计算 郝军华, 吴志强, 王铮, 金庆华, 李宝会, 丁大同 2010, 27(5): 759-764.  摘要 ( )   PDF(325KB) ( )   基于密度泛函(DFT)理论的第一性原理,计算半导体ZnO纤锌矿结构和岩盐矿结构状态方程及其在高压下的相变,分析加压下体相ZnO的晶格常数、电子态密度和带隙随压力的变化关系,并将计算结果与文献中的理论和实验数据进行比较.验证在计算金属氧化物时,应用局域密度(LDA)近似计算出的相变压力普遍偏高,采用广义梯度(GGA)近似得到的结果与实验符合较好.

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NH3(H2O)4稳定结构的理论研究 胡维军, 杨华, 孟现美, 孙平 2010, 27(5): 765-770.  摘要 ( )   PDF(393KB) ( )   先构建氨水团簇的模型势,并计算得到NH3(H2O)4的模型势异构体,从中选取稳定性较好的异构体作为初始结构,分别利用密度泛函方法和二级微扰理论在6-31G(d)和6-311++G(d,p)基组水平上逐级进行结构优化、频率和单点能计算.发现包括第2和第3稳定结构等12种新异构体;NH3(H2O)4的五边形环状结构的稳定性最好;这种极性混合分子簇的偶极矩大小和包含的氢键数都与结构的稳定性无必然联系.

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双外延基区4H-SiC BJTs的建模与仿真 张倩, 张玉明, 张义门 2010, 27(5): 771-778.  摘要 ( )   PDF(299KB) ( )   基于4H-SiC的材料特性,对具有双外延基区结构的4H-SiC双极晶体管进行研究.通过分析该结构在基区内部形成的自建电场以及基区渡越时间,利用正交试验的方法,基于各种器件二维模型,对该器件结构进行数值计算,并进行平均极差分析.计算结果表明,该器件的共发射结电流增益最高可达72,具有负温度系数,并且在一个很宽的集电极电流范围内该特性保持不变.

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新型NO2化学传感器:碳化硅纳米管 丁瑞雪, 杨银堂, 刘帘曦 2010, 27(5): 779-784.  摘要 ( )   PDF(295KB) ( )   气体吸附对碳化硅纳米管的电子结构的影响是理解碳化硅纳米管气敏传感器工作机理的基础.基于密度泛函理论,利用CASTEP软件包计算NO2气体吸附前后的碳化硅纳米管的结构及其电子结构.结果表明,NO2气体与碳化硅纳米管间形成了稳定的吸附,并明显的增强了碳化硅纳米管的导电特性.碳化硅纳米管是制备气体传感器的理想材料之一,为开发应用于NO2气体检测的碳化硅纳米管提供必要的理论支持.

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分子的取向和激光强度对非时序双电离的影响 魏雅娜, 田钢, 李燕, 杨世平 2010, 27(5): 785-790.  摘要 ( )   PDF(336KB) ( )   利用半经典再散射模型,分别研究分子的取向平行和垂直于电场方向时反冲离子的动量分布、两电子的动量相关和隧穿电子的电离能分布.计算结果表明,分子的取向和激光强度对非时序双电离过程有重要的影响.