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2009年, 第26卷, 第3期
刊出日期：2009-05-25 上一期    下一期
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综述

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半导体瞬态问题计算方法的新进展 袁益让 2009, 26(3): 317-324.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.001 摘要 ( )   PDF(417KB) ( )   综述三维热传导型半导体瞬态问题计算方法的新进展.数学模型是一类由四个方程组成的非线性耦合对流-扩散偏微分方程组的初边值问题.重点研究特征分数步差分方法,修正迎风分数步差分方法,特征交替方向变网格有限元方法,区域分裂及并行计算.

研究论文

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粒子输运方程的线性间断有限元方法 洪振英, 袁光伟 2009, 26(3): 325-334.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.002 摘要 ( )   PDF(422KB) ( )   将空间线性间断有限元方法应用于动态粒子输运方程的求解.数值算例表明,空间线性间断有限元方法在网格边界的数值精度方面明显高于指数格式和菱形格式,并且通量在时间上的微分曲线相对光滑,避免了指数格式、菱形格式数值解的非物理振荡现象.

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基于约束Delaunay三角化的二维非结构网格生成方法 王盛玺, 宋松和, 邹正平 2009, 26(3): 335-348.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.003 摘要 ( )   PDF(888KB) ( )   给出基于局部重构和边交换技术的两种约束Delaunay三角剖分方法并证明其收敛性.采用边界指示法恢复流场形状;在预设尺度的指导下融合流场边界曲率、中轴线、梯度限制等信息修正流场尺度;运用Spring方法布置边界点,通过符号面积函数和概率筛选法布置计算区域节点;运用Spring-Laplace方法优化节点位置,伴同边交换和边吞噬技术优化网格结构.该方法可自由进行局部自适应加密或稀疏,并应用于映射曲面网格生成和移动网格技术.

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分片抛物线对流守恒重映方法 程军波, 申卫东, 王双虎, 江松, 唐维军, 于明 2009, 26(3): 349-361.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.004 摘要 ( )   PDF(834KB) ( )   引进一种守恒的分片抛物线对流重映方法,通过交替扫描平均法提高对流重映方法的对称性,使用分片抛物线分布函数提高对流重映方法的精度.给出一维算例和二维算例检验分片抛物线对流重映方法的精度和对称性.

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一般超音速过渡区气动特性的桥函数方法 徐珊姝, 吴子牛 2009, 26(3): 362-370.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.005 摘要 ( )   PDF(587KB) ( )   桥函数方法已经成功应用于高超音速过渡区气动力计算,但其在一般超音速过渡区领域的适应性问题还缺乏研究.通过DSMC方法,研究适用于计算一般超音速飞行器的过渡区气动力系数的桥函数方法.经过对不同马赫数和不同努森数条件下,圆柱和钝头双楔体过渡区绕流的计算,发现erf-log桥函数方法在计算一般超音速过渡区气动力系数方面具有很好的精度.该结论在把桥函数方法推广到马赫数较低的亚轨道飞行器的过渡区气动力计算方面,具有一定的参考意义.

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耗散紧致格式的频谱特性研究与应用 毛枚良, 邓小刚, 李松 2009, 26(3): 371-377.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.006 摘要 ( )   PDF(306KB) ( )   采用Fourier分析方法,给出线性耗散紧致格式和基于m级Runge-Kutta时间积分方法的全离散格式的频谱特性,并应用五阶耗散紧致格式模拟典型高频波传播和超声速平面Couette流动的特征值问题及其稳定性边值问题,展示耗散紧致差分格式良好的频谱特性.

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计算圆柱绕流拉力系数的自适应迎风有限元方法 马岩, 胡健伟 2009, 26(3): 378-388.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.007 摘要 ( )   PDF(431KB) ( )   研究圆柱绕流中拉力系数的自适应计算问题.对二维定常粘性不可压Navier-Stokes方程使用迎风有限元格式,通过引入对偶问题,得到圆柱拉力系数的加权后验误差估计器,实现了自适应网格加密.数值实验表明格式的可行性以及估计器的稳健性.

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致密多孔介质中气体渗流的格子Boltzmann模拟 王华龙, 柴振华, 郭照立 2009, 26(3): 389-395.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.008 摘要 ( )   PDF(413KB) ( )   为了能用格子Boltzmann方法来正确地刻画致密多孔介质中微尺度流动问题,对单通道模型进行推广,并将其应用于孔隙群里气体渗流的数值模拟.通过对部分具有代表性的多孔介质中的实际流动问题进行模拟,研究渗透率与平均压力和Knudsen数之间的相互关系.基于理论分析及相关文献中的试验结果,验证模拟结果,为用格子Boltzmann方法深入研究气体渗流问题奠定基础.

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耦合FE/WB法在声分析中的应用 彭伟才, 何锃, 李鹏 2009, 26(3): 396-402.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.009 摘要 ( )   PDF(360KB) ( )   简要描叙FE法(finite element method)和WB法(wave based method)的理论背景以及耦合FE/WB法的数学基础.耦合FE/WB法利用两者的优势——FE法的广泛应用和WB法的高收敛特性,将FE模型中较大且几何简单的部分采用WB法代替.耦合模型具有相对较少的自由度.对于较高的频率还可以进行细分得到更高的计算精度,并利用模态缩减法进一步减少自由度数.数值算例结果表明,该耦合方法有潜力覆盖中频段的声分析.

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颗粒材料上运动物体所受摩擦力的数值模拟 盛小伟, 洛志远, 蔡庆东 2009, 26(3): 403-408.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.010 摘要 ( )   PDF(359KB) ( )   通过数值模拟,考察一定重量的平板在水平颗粒物质层上做匀速运动所引起的剪切颗粒流,并关注其与平板的摩擦力及等效摩擦系数.数值结果表明,等效摩擦系数不是常数,与平板的运动速度有关.这与通常的固体与固体之间剪切作用时所满足的摩擦定律不同,体现了颗粒系统的特殊力学行为.

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求解结构动力响应的卷积型DQ半解析法 彭建设, 刘燕, 杨杰 2009, 26(3): 409-414.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.011 摘要 ( )   PDF(261KB) ( )   通过卷积将原始控制方程构造成包含初始条件的新的具有完整初值问题特征的控制方程.该方程既与Gurtin变分原理一样有合理的数学内涵,又避免了卷积型Gurtin变分原理泛函和计算的繁复.对新的控制方程在时间域取解析函数,在空间域采用离散的DQ法,经对梁的动力响应问题的计算表明,该方法是一种精度好效率高的求解动力响应问题的计算方法.

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一种高效计算各向异性磁化等离子体的时域有限差分算法 钟双英, 刘崧 2009, 26(3): 415-421.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.012 摘要 ( )   PDF(315KB) ( )   利用电流密度和电场强度的卷积关系,引入电流密度和电场强度分段线性近似,导出一种适合各向异性磁化等离子体介质的FDTD算法的计算公式.计算各向异性碰撞磁化等离子体平板对平行于磁场传播的电磁波的反射和透射系数,与解析结果比较,验证该算法的高效性和高精度,与电流密度卷积(JEC)算法和分段线性电流密度卷积(PLCDRC)算法相比,计算精度及计算效率显著提高.此外,用该算法验证了法拉第旋转效应.

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微高斯分层介质粗糙面光波透射 任新成, 郭立新 2009, 26(3): 422-430.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.013 摘要 ( )   PDF(434KB) ( )   应用微扰法研究三层介质构成的微粗糙面光透射问题,推导出不同极化状态透射系数的公式.采用高斯粗糙面模拟实际的分层介质粗糙面,通过数值计算得到底层介质介电常数、中间层介质介电常数和厚度、粗糙面参数和入射光波长对HH极化透射系数的影响.

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段能量平衡方程组主变量修正法及与其他几种算法的比较 胡章茂, 李本文, 陈海耿 2009, 26(3): 431-436.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.014 摘要 ( )   PDF(306KB) ( )   详细介绍主变量修正法的原理及求解过程,采用典型算例,从初值要求、迭代次数等方面比较其优越性,进一步证明主变量修正法在求解段能量平衡方程组方面的实用性和优越性.

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圆柱坐标系下任意方向辐射强度的源项六流法模拟 阮立明, 齐宏, 王圣刚, 赵辉, 李保成 2009, 26(3): 437-443.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.015 摘要 ( )   PDF(300KB) ( )   基于传统热流法,提出一种圆柱坐标系下的源项六流模型(Source Six Flux,SSF),可快速准确地计算参与性介质内任意方向的出射辐射强度.详细介绍SSF模型的基本原理和求解步骤,以圆柱形吸收、散射、发射性介质为例,模拟其沿任意方向的出射辐射强度,并与反向蒙特卡罗法(Backward Monte Carlo,BMC)和二流法(Two Flux Method,TFM)的计算结果进行比较.结果表明,SSF法与BMC法的计算结果吻合较好,计算精度均高于TFM法,但SSF法的计算效率明显优于BMC法.因此,SSF模型是一种适用于计算任意方向辐射强度问题的高效数值模型.

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强激光与一维多原子分子离子的相互作用及高次谐波的增强 李娜娜, 刘学深 2009, 26(3): 444-448.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.016 摘要 ( )   PDF(265KB) ( )   研究强激光脉冲与一维多原子分子离子的相互作用,讨论双色激光场中高次谐波转化效率的提高,并应用经典三步模型说明高次谐波平台展宽的物理机制.

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时间分数阶Edwards-Wilkinson方程的标度行为研究 夏辉, 唐刚, 韩奎, 郝大鹏, 寻之朋 2009, 26(3): 449-453.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.017 摘要 ( )   PDF(232KB) ( )   分别采用数值模拟和标度分析方法对1+1维时间分数阶Edwards-Wilkinson方程的标度行为进行研究.利用Caputo分数阶导数数值解求得的生长指数与采用直接标度分析方法得到的结果一致.

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非球体填充的组合球模型及松弛算法 李水乡, 赵健 2009, 26(3): 454-460.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.018 摘要 ( )   PDF(492KB) ( )   现有的松弛算法由于仅用于球填充而只考虑颗粒的平动,故提出考虑非球体转动的改进松弛算法并采用组合球模型,使其能够模拟任意形状非球体的随机填充以及多种非球体的混合填充.用多个球体的外包络面近似一个非球体外形的组合球模型,将非球体之间的接触转化为球体之间的接触,从而简化并统一非球体接触判断算法.通过引入非球体的转矩和转角松弛机制,使改进松弛算法克服了"自锁"现象,并能生成非球体的随机密填充.算例表明,填充结果与现有的数值模拟及实验结果相符.

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运用CTRW-Metropolis模型数值研究亚稳势中粒子逃逸问题 林方, 包景东 2009, 26(3): 461-466.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.019 摘要 ( )   PDF(303KB) ( )   基于连续时间随机行走(CTRW)理论,实现反常扩散条件下对跳跃步长和等待时间分布函数的抽样,改进Metropolis抽样判定方法以适用于存在非线性势的情况.数值研究布朗粒子在亚稳势下的逃逸速率.结果显示,稳定逃逸速率γst随反常指数α非单调变化,在超扩散条件下存在极大值和位垒相消现象.

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共振Kuiper带天体轨道稳定性的数值模拟 吴晓梅, 聂清香 2009, 26(3): 467-474.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.020 摘要 ( )   PDF(419KB) ( )   对当前观测到的具有可靠轨道根数的共振Kuiper带天体的轨道未来演化进行数值模拟发现,它们的轨道在一亿年的时间演化中具有相对稳定性,即仍处于各自的共振区中,但稳定程度不同,且共振天体的轨道稳定性和其初始轨道半长径、偏心率和倾角有关.根据其轨道半长径、偏心率和倾角随时间的演化行为,这些共振天体可以分为具有"规则轨道"和"混沌轨道"两种类型.