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2008年, 第25卷, 第3期
刊出日期：2008-05-25 上一期    下一期
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研究论文

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双时间步方法的应用分析 赵慧勇, 乐嘉陵 2008, 25(3): 253-258.  摘要 ( )   PDF(286KB) ( )   对双时间步方法隐式迭代的稳定性、启动问题、子迭代初值和收敛性准则进行分析.一般认为,双时间步的真实时间步长是基于精度,而不是稳定性的基础上给定,因此真实时间步长可以取得很大,但对VonNeumann稳定性分析表明,对于子迭代采用隐式的算法,稳定性的要求对真实时间步有限制.并通过对Sod激波管问题的计算,验证该分析.

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不同分离距离的涡对融合 党会学, 陈志敏, 杨智春 2008, 25(3): 259-262.  摘要 ( )   PDF(344KB) ( )   为研究涡对融合过程的非线性现象,将模型简化,用数值模拟方法,通过求解LES的N-S方程,得出不同分离距离的涡对融合过程.根据不同截面位置的流线变化,通过流场的拓扑结构,分析相互耦合涡对融合的机理及分离距离对融合过程的影响,及不同强度比例的涡对融合过程对漩涡位置的控制作用.结果表明,融合距离随分离距离增大呈非线性增加趋势,涡对分离距离的增加使其对漩涡位置的控制作用减弱.

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基于多步高阶差分格式求解时域Maxwell方程 黄志祥, 沙威, 吴先良, 陈明生 2008, 25(3): 263-268.  摘要 ( )   PDF(274KB) ( )   提出基于无穷维哈密尔顿系统及分裂算子理论的多步高阶差分格式,求解时域Maxwell方程.在时间方向上,针对Maxwell方程采用不同阶数的辛算法进行差分离散;在空间方向上,采用四阶差分格式进行差分离散.探讨多步高阶差分格式的稳定性及数值色散性,最后给出数值计算结果.结果表明,五级四阶格式为最有效的多步高阶差分格式,具有高精度、占用较少的计算机资源等优点,适用于长时间的数值模拟.

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三维无网格法中权函数影响半径的优化 聂玉峰, 孟卓, 樊祥阔 2008, 25(3): 269-274.  摘要 ( )   PDF(311KB) ( )   从函数逼近的角度建立三维无网格法中权函数影响半径的优化计算模型,针对一次基、二次基情形求解该模型.分析不同影响半径下函数的逼近误差,以及计算量、条件数等因素对无网格法计算性能的影响,结合数值试验,确认给出的权函数影响半径是有效、可靠、综合最优的.

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二维矢量边界推进非结构网格生成方法 王盛玺, 宋松和, 邹正平 2008, 25(3): 275-283.  摘要 ( )   PDF(767KB) ( )   提出二维矢量边界推进生成非结构三角形网格方法并证明其可行性.根据流场边界尺度布置边界节点并运用矢量边界推进方法生成背景网格,运用符号面积函数和概率筛选方法布置初始点阵,提出Spring-Laplace方法优化节点位置,同时利用边交换技术优化网格结构.该方法可包含任意点源、线源和内嵌边界,可自由进行局部自适应加密或稀疏,实现任意平面域内与尺度要求一致的高效光滑三角网格剖分.

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辅助加热下HL-2A边界层等离子体数值模拟 程发银, 李莉, 侯炳林 2008, 25(3): 284-288.  摘要 ( )   PDF(330KB) ( )   以二维边界等离子体流体模拟代码B2.5为核心,编制适合于具有封闭偏滤器位形特征托卡马克的边界层网格划分代码和计算后处理代码.模拟分析HL-2A托卡马克有约3MW辅助加热功率时的边界等离子体特性.结果表明,偏滤器靶板前形成了致密低温等离子体,偏滤器运行于高再循环状态.

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多孔材料分形扩散模型的Fourier-Bessel级数算法及其应用 王晟, 马正飞, 姚虎卿 2008, 25(3): 289-295.  摘要 ( )   PDF(457KB) ( )   将Fick扩散定律的Fourier三角级数算法推广成多孔材料分形扩散模型的Fourier-Bessel级数算法,并把它应用于化学工程中吸附问题涉及的浓度分布与相对吸附量的计算中,取得一些规律性认识.由于分形扩散模型是在Fick扩散定律的基础上增加了表征微观结构的参数df和θ,研究多孔材料中的浓度分布与相对吸附量时,与Fick扩散定律的研究结果相比,定性上基本一致,在定量上有差别,df和θ对扩散传质过程的影响各有侧重,用它们可更好地描述多孔材料中的扩散过程.

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考虑变井筒存储的三重介质凝析气井压力动态分析 张艳玉, 吴晓东, 聂法健 2008, 25(3): 296-300.  摘要 ( )   PDF(233KB) ( )   基于Xu & Lee的凝析气井试井分析数学模型,采用Hegeman提出的井筒相再分布压力的误差函数表达式,建立考虑变井筒存储的三重介质凝析气井试井解释数学模型.通过Laplace变换和Stehfest数值反演进行求解,绘制其压力及压力导数曲线,并分析研究井筒相再分布压力系数等对压力和压力导数动态的影响.

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求解洞穴散射问题的带有吸收边界层的有限元方法 张德悦, 马富明, 方明 2008, 25(3): 301-308.  摘要 ( )   PDF(338KB) ( )   给出二维洞穴散射问题的带有吸收边界层的有限元方法.通过吸收边界层将无界域问题截断,得到一个有界域问题,求解此有界域问题来代替原问题.进一步分析收敛性并进行数值模拟.结果表明了此方法的有效性.

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基于TF/SF方法的三维复合目标电磁散射FDFD研究 胡晓娟, 葛德彪, 魏兵 2008, 25(3): 309-314.  摘要 ( )   PDF(352KB) ( )   分析三维频域有限差分(FDFD)中通过总场-散射场(TF/SF)边界引入入射波的方法.基于等效原理,在TF/SF边界处设置等效面电磁流,将入射波引入总场区.根据边界附近节点的位置特点,将方程式中的相关节点加入或扣除入射波的相应分量修正FDFD方程式,使得方程式中的各节点满足同为总场或同为散射场的条件.算例结果验证了该方法的正确性.利用FDFD方法计算涂敷吸波材料的复合von Karman型弹头和某导弹模型的双站RCS(radar cross section),数值结果说明该方法是分析复合目标电磁散射问题的一种有效方法.

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Monte Carlo模拟空间各向异性势向列相液晶微滴 张艳君, 张志东, 朱礼智 2008, 25(3): 315-322.  摘要 ( )   PDF(440KB) ( )   基于分子两体势,用Monte Carlo方法计算向列相液晶微滴.两体势基于格点模型,是空间各向异性的且依赖于液晶的弹性常数.假定向列相液晶微滴具有自由表面,引入切向内禀强度定量描写表面引发的分子内禀易取向的强弱.通过各向异性势的两种方案,在低温下计算切向内禀强度和二阶序参数在微滴内不同区域的变化,与Lebwohl-Lasher模型作对比分析.结果表明:只有一种方案在微滴表面产生内禀易取向,且内禀强度值的大小与K33/K11值有关;空间不完整的向列相液晶使得微滴由内层到外层有序度越来越低.

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动态光散射测量粒径分布的格雷码编码遗传算法反演运算 李绍新 2008, 25(3): 323-329.  摘要 ( )   PDF(422KB) ( )   采用格雷码编码的遗传算法对动态光散射测量的粒径分布进行反演运算,数字测试结果表明,对于无噪声的分布,算法能精确的反演出各种粒子分布图像;对于加了一定噪声的分布,算法显示出较好的稳定性,能反演出主峰的分布图像.聚苯乙烯乳球的实验结果表明,该算法能反演双分布的粒径分布图像.与标准遗传算法和反演蒙特卡罗算法相比,该算法具有较高的搜索效率,能够用较少的计算时间快速搜索到最优解.格雷码编码遗传算法是一种更有效的随机反演算法.

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柯林斯公式的D-FFT计算 李俊昌 2008, 25(3): 330-334.  摘要 ( )   PDF(256KB) ( )   将柯林斯公式及其逆运算表示为卷积形式,导出对应的传递函数,讨论使用快速傅里叶变换(FFT)计算柯林斯公式时满足取样定理的条件,基于研究结果,给出光波通过一光学系统的衍射场计算及根据衍射场重建入射平面光波场的实例。

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一类热传导问题源项识别的快速稳定算法 肖庭延, 张俊丽 2008, 25(3): 335-343.  摘要 ( )   PDF(423KB) ( )   利用正算子的性质和Lax-Milgram定理,将一维热传导方程源项识别问题转化为适定的、第二类Volterra方程的求解,给出一个新的快速稳定算法,并进行理论分析.采用两种实现后验准则的新途径,在输入数据的误差水平已知和未知的情况下,快速地决定正则参数.数值实验证实了算法的有效性.

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受简谐激励载流导线的三次超谐共振 席晓燕, 杨志安 2008, 25(3): 344-348.  摘要 ( )   PDF(236KB) ( )   研究受简谐激励的二长直电流间载流导线的三次超谐共振问题,应用动力学方法建立载流导线受外部激励和安培力的Duffing方程.根据非线性振动的多尺度解法,得到系统满足三次超谐共振情况的一次近似解以及对应的定常解,并对其进行数值计算.分析直流、交流、调谐值、张力、激励等对系统的影响.

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碳纳米管阀门的分子动力学研究 陈中舜, 王金树, 王滢智 2008, 25(3): 349-357.  摘要 ( )   PDF(749KB) ( )   以Lennard-Jones位能式与Brenner-Tersoff位能式为基础,经由分子动力学模拟,探讨流体分子与碳管间质、能传递的关系.首先在一(5,5)armchair碳管侧面,分别移除不同数目的碳原子,形成阀口(Aav=17.3~116.9Å2),进行模拟.结果显示,常用的自扩散行为在该环境下不足以完全说明物性,即在相同系统温度下,阀口的大小也会改变氢原子逸出速度Vb(Breakthrough velocity).为此,必须考虑麦克斯韦-波尔兹曼能量分布方程(Maxwell-Boltzmann energy distribution)修正,此外,原子释放率与阀口尺寸有明显的相依性.同时研究中亦发现,阀门不同几何尺寸引起位能障(Potential energy barrier)、功函数(Work function)以及能隙(Energy gap)的改变,进而影响粒子通过时流率、流速等动力行为.可利用该特性,作为控制原子、分子流动的纳米阀门、粒子分离或化学反应器等基础设计依据.

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Fibonacci链的电子结构特性 刘小良, 徐慧, 李燕峰, 李明君 2008, 25(3): 358-364.  摘要 ( )   PDF(393KB) ( )   对由递推关系Sm+1={Sm|Sm-1}生成的Fibonacci链,从Anderson紧束缚模型出发,用负本征值理论及三对角高阶厄米矩阵本征值理论,对电子的态密度和能级结构进行数值研究,直观简洁地论证其三分叉的能带结构.用重整化群方法,结合散射理论,研究链中电子的局域长度和输运系数,发现具有不同局域属性的能态.一些特定的能量区间值存在扩展态,其相应的输运系数接近1.绝大部分能量对应的电子具有很小或几乎为零的局域长度,说明链中存在相当数量的局域态.定性得出电子输运系数随Fibonacci链参数变化的规律.

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金红石型二氧化钒的电子结构及光电性质的计算 宋婷婷, 何捷, 孟庆凯, 孙鹏, 张雷, 林理彬 2008, 25(3): 365-372.  摘要 ( )   PDF(430KB) ( )   采用原子簇嵌入模式的电荷自洽离散变分法(SCC-DV-Xα-ECM),对金红石型二氧化钒(VO2)的电子结构、介电常数、吸收系数、折射率、电导率等光电性质进行计算.得到O的2p能态与V的3d能态杂化形成一个宽带,费米能级在此带内上部.在费米能级下的能级上都占据有电子,此带中有大量电子都可参与导电,因此金红石型VO2呈现金属性质.介电常数虚部随入射光频率的变化,反映了在0.8 eV能量附近,电子激发以带内跃迁为主,在5~7 eV能量范围,电子激发以带间跃迁为主.折射率和消光系数与已报道的实验结果符合得比较好.并将所得结果与CASTEP软件计算结果对比及分析讨论.

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铁磁球/反铁磁纳米体系磁滞回线的Monte Carlo模拟 胡勇, 杜安 2008, 25(3): 373-378.  摘要 ( )   PDF(513KB) ( )   利用经典Heisenberg模型和Monte Carlo方法研究外磁场和反铁磁磁晶各向异性、交换相互作用对铁磁球均匀嵌入到反铁磁基体中的铁磁/反铁磁纳米体系磁滞回线的影响.模拟结果显示,外加反向最大磁场不同时,磁滞回线形状不同.当磁场正向增加时,体系的磁化强度会产生一个跃变,但跃变高度与反向场最大值无关.反铁磁磁晶各向异性越大,体系的交换偏置现象越明显,且磁化强度回到饱和值所需的外磁场越大.随着反铁磁基体交换相互作用的增大,在正向和负向磁场区域还可能出现新的磁滞现象.