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2006年, 第23卷, 第3期
刊出日期：2006-05-25 上一期    下一期
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研究论文   

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研究论文

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流体力学分区算法及相关理论问题 庄礼深, 吴子牛 2006, 23(3): 253-265.  摘要 ( )   PDF(603KB) ( )   分区计算是计算流体力学中处理复杂几何区域、多块物体相互运动和进行并行计算的一类重要方法.对分区算法、相关理论问题和一些数值现象进行了综述.

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脉冲爆轰发动机热射流起爆机理数值分析 牟乾辉, 胡宗民, 赵伟, 张德良, 姜宗林 2006, 23(3): 266-272.  摘要 ( )   PDF(513KB) ( )   应用频散可控耗散差分格式,求解具有化学反应项的Euler方程,探讨了热射流起爆可燃混合气缩短DDT过程的物理机制.数值研究模拟了不同条件下的起爆过程,从氢氧链式反应出发详细分析了氢氧爆轰直接起爆的SWACER(能量释放而形成激波或压缩波的相干放大)机制的建立条件,讨论了热射流起爆存在超临界、临界和亚临界三种直接起爆机制.

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双曲型守恒律的一种三阶半离散中心迎风格式 陈建忠, 史忠科 2006, 23(3): 273-280.  摘要 ( )   PDF(268KB) ( )   对一维双曲型守恒律,给出了一种具有较小数值耗散的三阶半离散中心迎风格式.该格式以Liu和Tadmor提出的三阶无振荡重构为基础,同时考虑了波传播的单侧局部速度.时间离散用保持强稳定性的三阶Runge-Kutta方法.由于不需用Riemann解算器,避免了特征分解过程,保持了中心格式简单的优点.数值算例验证本方法可进一步减小数值耗散,提高分辨率.

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求解可压Navier-Stokes方程的对称超紧致差分格式及其并行算法 郭晓虎, 张林波 2006, 23(3): 281-289.  摘要 ( )   PDF(366KB) ( )   考查了超紧致差分方法,并将其精度同传统差分格式和紧致差分格式做了比较,结果显示超紧致方法具有良好求解效率.用分块流水线方法设计了超紧致差分格式的并行算法,进行数值实验及并行性能分析.

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激光靶耦合中的部分角量子数平均原子模型 吴畅书, 古培俊, 裴文兵, 冯庭桂 2006, 23(3): 290-294.  摘要 ( )   PDF(202KB) ( )   在一维平面非平衡多群辐射输运激光靶耦合总体程序RDMG角量子数平均原子模型的基础上,针对程序在计算如Au等高Z元素时,所需计算能级太多,计算量大的问题,合理的提出了只在部分能级考虑角量子数,其它能级考虑主量子数的部分角量子数平均原子模型.对比了新旧模型的数值模拟结果,结果显示,新模型得到了与原模型符合的很好的物理图像,同时计算时间由于计算能级数的减少而大大降低.

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结构三角网上抛物方程的有限差分三层交替方法 吕桂霞, 马富明, 徐小文 2006, 23(3): 295-302.  摘要 ( )   PDF(270KB) ( )   讨论了在一类结构三角网上数值求解二维热传导方程的两类有限差分三层交替方法:带状交替(ABd:Alternating Band)方法和带状交替显-隐式(ABdE-I:Alternating Band Explicit-Implicit)方法.这两类方法不仅具有明显的并行性和良好的计算精度,而且理论分析表明它们都绝对稳定.

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方波电场驱动下的Rabi振荡 宫建平, 邵建立, 段素青, 赵宪庚 2006, 23(3): 303-308.  摘要 ( )   PDF(209KB) ( )   研究了方波电场驱动下的双Bloch带的紧束缚模型.借助Fourier分析,得到了在弱耦合极限下Rabi振荡及Rabi频率的解析解;这些结果均由电子的数值演化所证实.

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纳米晶粒生长的动力学蒙特卡罗模型 刘绍军, 段素青, 张丽萍, 唐刚 2006, 23(3): 309-316.  摘要 ( )   PDF(647KB) ( )   给出应用于纳米晶粒生长的动力学蒙特卡罗模型,并对模拟方法做了细致的讨论.作为一个应用实例,对薄膜生长做了分类模拟研究.结果显示,改变三维Ehrlich-Schwoebel势垒将导致薄膜生长过程中多层原子岛的结构相变.

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气相爆轰波在分叉管中传播现象的数值研究 王昌建, 徐胜利, 朱建士 2006, 23(3): 317-324.  摘要 ( )   PDF(746KB) ( )   数值研究气相爆轰波在分叉管中的传播现象.用二阶附加半隐龙格-库塔法和5阶WENO格式求解二维欧拉方程,用基元反应描述爆轰化学反应过程,得到了密度、压力、温度、典型组元质量分数场及数值胞格结构和爆轰波平均速度.结果表明:气相爆轰波在分叉管中传播,分叉口左尖点的稀疏波导致诱导激波后压力、温度急剧下降,诱导激波和化学反应区分离,爆轰波衰减为爆燃波(即爆轰熄灭).分离后的诱导激波在垂直支管右壁面反射,并导致二次起爆.畸变的诱导激波在水平和垂直支管中均发生马赫反射.分叉口上游均匀胞格区和分叉口附近大胞格区的边界不是直线,其起点通常位于分叉口左尖点上游或恰在左尖点.水平支管中马赫反射三波点迹线始于右尖点下游.分叉口左尖点附近的流场中出现了复杂的旋涡结构、未反应区及激波与旋涡作用.旋涡加速了未反应区的化学反应速率.反射激波与旋涡作用并使旋涡破碎.反射激波与未反应区作用,加速其反应消耗,并形成一个内嵌的射流.数值计算得到的波系演变和胞格结构与实验定性一致.

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HT-7托卡马克中低杂波和离子波恩斯坦波协同作用的数值研究 张公让, 匡光力 2006, 23(3): 325-334.  摘要 ( )   PDF(417KB) ( )   用隐含5点模式对二维Fokker-Planck方程进行离散化,调用NAG程序库中子函数D03UAF求解该方程,并将求解二维Fokker-Planck方程的code与波的射线轨迹code相结合,根据HT-7托卡马克装置参数,分别对有或没有IBW情况下的等离子体电流的全波驱动和在低杂波和离子伯恩斯坦波协同作用下低杂波的功率沉积分布、驱动电流分布等进行数值模拟研究.结果显示:有IBW情况下的全波驱动电流分布比没有IBW时全波驱动的电流分布区域要广一些,而且驱动的总电流也大一点;在双波协同作用下,全波驱动的等离子体电流空间分布随IBW的频率和n//谱的变化而变化;在两波协同作用下低杂波驱动非感应电流的效率得到了很大的改善.

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克立格法在时间域上做外延预报的可行性 常文渊, 戴新刚, 封国林 2006, 23(3): 335-342.  摘要 ( )   PDF(369KB) ( )   利用Lorenz系统混沌解序列和全国160个站的气象资料研究了线性地质统计学在时间域上做外延预报的可行性并与自回归过程AR模型进行比较.结果表明:时间域上普通克立格法(Ordinary Kriging,简称OK)的外延计算虽与矩估计法建模的AR模型法相似,但由于前者使用了无偏性条件使其在平稳或非平稳序列上都具有更好的外延能力;泛克立格法(Universal Kriging,简称UK)由于引入内插中漂移概念反而限制其外延计算,使在平稳序列上的外延解也呈现出类似漂移多项式的变化.同时还提出克立格法有关外延计算的3个试验方案.对实际气象资料的计算表明试验方案存在对OK法外延精度改善的可能性,但这还有赖于外延序列的性质.

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带孔洞的金属拉伸的分子动力学 赵艳红, 李英骏, 杨志安, 张广财 2006, 23(3): 343-349.  摘要 ( )   PDF(348KB) ( )   在不同负静压下对中心带有一个球形孔洞的面心立方金属铜进行分子动力学模拟,从晶体的形变,原子分布示意图,径向分布函数等方面进行讨论.发现在弱的负压下,孔洞及材料作弹性变形,超过一定阈值时出现塑性变形,并在局部出现相变.在极强的负压下,材料断裂.随拉伸应力的增加,材料经历弹性均匀拉伸——局部fcc到hcp的相变及缺陷的产生——缺陷积累产生微裂纹或空洞——材料断裂的过程.

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双辉光放电静电场数值模拟及场分布边角效应分析 刘福平, 张跃飞, 付亚波, 张广秋, 陈强, 高原 2006, 23(3): 350-354.  摘要 ( )   PDF(286KB) ( )   根据双辉光放电3个电极极板上的电势,利用边界元积分方程建立以面电荷密度为未知量的离散方程,通过求解线性方程组计算3个电极极板上面电荷的不均匀分布.由极板上的不均匀面电荷分布计算在真空状态下空间任意一点的电势和电场的空间分布,利用数值解对真空状态下双辉光离子渗金属实验装置场分布边角效应进行了分析.

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混合通量差分格式的比较 段毅, 杨永 2006, 23(3): 355-360.  摘要 ( )   PDF(331KB) ( )   系统研究了几种混合通量差分格式的构造方法和耗散模型,分别对低速平板绕流、二维跨音速喷管流动和高超音速钝头体无粘绕流进行了数值模拟,结合先进的EASM湍流模型对格式的粘性分辨率和激波稳定性进行了细致的比较分析.结果表明混合通量差分格式兼顾了FDS和FVS格式的优点,具有较高的间断分辨率和数值稳定性.

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流场自适应叉树网格数值模拟三维复杂超声速流场 田正雨, 李桦, 潘沙 2006, 23(3): 361-365.  摘要 ( )   PDF(359KB) ( )   建立了基于分区结构网格的三维贴体叉树形网格的数据结构,并阐述了在此基础上进行自适应分裂/合并判别方法.为节省网格量和保证流场结构捕捉质量,提出对自适应程度进行区域性控制,以及对流场结构进行"保护"性预加密的优化方式.通过应用该网格对三维复杂超声速流场算例的计算,证明该方法对网格加密控制方便,对流场结构分辨率高.

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Hamaker微观连续介质理论的数字密度和Hamaker常数分析 田文超, 贾建援, 陈光焱 2006, 23(3): 366-370.  摘要 ( )   PDF(196KB) ( )   针对Hamaker微观连续介质理论在微观接触力计算中存在的问题,根据Hamaker假设,用连续介质法计算2个原子之间的相互作用力,发现作用力同经典的Lennard-Jones势所反映的作用力不一致.通过分析数字密度,发现数字密度并非是如Hamaker所认为的常数,而是随间距变化的;并得到Hamaker微观连续介质理论仅在间距大于7倍的原子半径时才成立的结论.通过分析Hamaker常数,发现Hamaker常数也随间距变化.

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扫描探针针尖与试样间的静电力分析与建模 王洪喜, 贾建援, 赵剑 2006, 23(3): 371-374.  摘要 ( )   PDF(166KB) ( )   针对主体为圆锥、尖端为球冠的扫描探针针尖物理模型,提出了针尖与试样之间等效电场分布假设,基于该假设导出了二者之间静电力的解析模型,分析了针尖结构参数与静电力间的关系.模拟计算结果和数值计算结果一致,并与相关的实验结果吻合,证实了电场分布假设的合理性.

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碳纳米管组成二维光子晶体的有效介电常数FDTD数值模拟 汤炳书, 沈廷根 2006, 23(3): 375-378.  摘要 ( )   PDF(177KB) ( )   把有序排列的碳纳米管看做二维光子晶体,引入平均场方法,先计算单根纳米碳管的有效介电常数,再用时域有限差分方法(FDTD)计算碳管阵列的有效介电常数,其结果与Maxwell-Garnett(MG)法结果相比,更接近实验数据.