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2006年, 第23卷, 第5期
刊出日期：2006-09-25 上一期    下一期
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δ函数SN方法求解含各向异性散射输运方程的本征值问题 杨波, 李茂生 2006, 23(5): 505-510.  摘要 ( )   PDF(310KB) ( )   将角通量分解成一个δ函数和一个低阶函数,分别采用解析方法和求积组来计算源项.利用δ函数SN方法,计算了平几何条件下含各向异性散射单速输运方程的临界问题.分析和数值结果表明,采用数量较少的离散方向,能够达到较高计算精度.

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多边形交错网格的守恒重映算法 温万治, 林忠, 王瑞利, 符尚武 2006, 23(5): 511-517.  摘要 ( )   PDF(499KB) ( )   提出基于细分和数值积分思想的一种离散的守恒重映方法——质点重映方法.密度分布可采用一阶精度的分片常数分布,或二阶精度的分片线性分布.分片线性密度分布函数采用面平均方法构造.重映过程中,借助四边形辅助网格,实现了交错网格节点量的重映.质点重映方法既适用于结构网格,也适用于非结构网格,且不要求新旧网格之间一一对应.数值结果表明,一阶精度重映算法健壮性好,但会产生较大的扩散效应;二阶精度重映算法可较好地保持密度分布的特性,但存在单调性问题.为改善二阶精度重映方法单调性,将结构网格质量守恒调整算法推广到非结构网格上,以限制新网格的质量密度.给出了一些重映的例子,并进行了误差分析.

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可压缩多介质流体数值模拟中的Level-Set间断跟踪方法 张学莹, 赵宁, 王春武 2006, 23(5): 518-524.  摘要 ( )   PDF(468KB) ( )   针对可压缩多介质流体的数值模拟,发展了一种Level-Set间断追踪技术,用LS(Level-Set)函数追踪激波和捕捉界面,用Riemann问题解构造带状区域内的虚拟流体状态,对物理量的外推方法、间断附近虚拟流体的构造、间断推进速度的计算等问题进行了研究.最后对可压缩多介质流体一维和二维守恒律方程组进行数值模拟,数值计算采用通量重构的高精度WENO格式,计算结果令人满意.

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无网格方法中的背景积分方案及单颗粒下降过程的数值模拟 仇轶, 由长福, 祁海鹰, 徐旭常 2006, 23(5): 525-529.  摘要 ( )   PDF(284KB) ( )   在用无网格方法对有边界移动的气固两相流动进行数值模拟时发现,如果采用背景积分网格对求解域进行积分,将会产生压力场的数值振荡,使计算结果失真.详细分析了产生这种数值振荡的原因,提出了解决方案,并计算了一个颗粒在管道内的下降过程.计算结果表明,提出的解决方案能有效地降低压力场的数值振荡,从而使无网格方法能应用于气固两相流动的直接数值模拟.

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数值模拟两相汽蚀流动的新模型和算法 李军, 刘立军, 丰镇平 2006, 23(5): 530-536.  摘要 ( )   PDF(428KB) ( )   提出了数值模拟两相汽蚀流动现象的新汽蚀模型和算法.提出的汽蚀模型和算法耦合了考虑紊流粘性效应的Reynolds-Averaged Navier-Stokes方程求解方法,可以自动模拟空泡起始点、空泡长度和汽蚀空泡形状.在流场计算和界面修正的迭代计算过程中,跟踪并得到液相/气相界面.数值模拟了圆锥形圆柱体和半球形圆柱体在不同汽蚀系数下的汽蚀流动现象,得到了与实验值完全吻合的数值模拟结果,并且与已发表的数值研究结果进行了比较.计算结果表明提出的汽蚀模型和算法能够有效地模拟汽蚀流动中的气泡界面和气泡长度,汽蚀模型和算法的正确性和实用性得到了相应的验证.

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壁面在展向作周期运动的槽道湍流的大涡模拟 许春晓, 吴超, 崔桂香 2006, 23(5): 537-544.  摘要 ( )   PDF(393KB) ( )   分别采用3种亚格子模式:传统的Smagorinsky模式、动力Smagorinsky模式和Cui(2004)基于Kolmogorov方程所提出的新模式,对壁面在展向作周期运动的槽道湍流进行了大涡模拟,以考察这3种模式对平均运动为三维、非定常的湍流流动的模拟能力.通过对湍流基本统计量的分析,发现动力模式和新模式都可以较好地预测这种三维非定常的湍流流动;对相位平均的湍流统计量,动力模式的结果略优于新模式;传统的Smagorinsky模式对这种流动的预测结果是最差的.

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相变温度场中无网格伽辽金法的应用 高志华, 张明义, 刘志强, 张淑娟 2006, 23(5): 545-550.  摘要 ( )   PDF(301KB) ( )   简述了无单元法的基础理论,推导出相变温度场的无单元法计算公式,采用罚函数法引入了第一类边界条件,编制了相应的计算程序.通过经典相变的应用例子,和有限元计算结果及解析解的比较,说明了无单元法应用于相变温度场具有连续性好,精度高,前后处理简单等优点.

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基于Rudin-Osher-Fatemi模型的图像除模糊和除噪音新模型 石玉英, 常谦顺 2006, 23(5): 551-558.  摘要 ( )   PDF(485KB) ( )   介绍一种依赖时间的新模型来解决图像除噪音和除模糊问题.分别使用逆反射、中值两种边界条件的数值试验比较本文新模型和Rudin-Osher-Fatemi模型.试验结果表明中值边界条件的误差比逆反射边界条件误差小.

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两种不同尺度的颗粒在水平振动容器内分离规律的模拟 周迪文, 陈十一, 蔡庆东 2006, 23(5): 559-563.  摘要 ( )   PDF(331KB) ( )   用分子动力学方法模拟二维颗粒系统在水平振动下的分离现象.通过数值模拟发现,在固定的振幅下,存在使得分离效率最佳的振动频率,在固定的振动频率下,也存在一个使得分离效率最佳的振幅.根据模拟结果,给出了最佳振幅对振动频率的经验公式.同时,还指出了存在两种不同的分离机制,当振动的加速度过大时,处于垂直边界附近的大粒子会通过容器的边界直接被抛到最顶部.

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LJ团簇和H2O团簇的局域优化计算 胡维军, 孟现美, 梅良模, 李华 2006, 23(5): 564-570.  摘要 ( )   PDF(505KB) ( )   将传统分子动力学方法中时间积分步长定义成粒子的最大加速度、最大速度和变化的最大允许空间步长的函数,并给出了空间步长的确定方法.作为对这个算法有效性的检验,计算了较小Lennard-Jones团簇和H2O团簇的稳定结构,发现了新的(H2O)13的最小能结构.

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磁性液体材料微结构磁化状态数值分析 李国斌, 宋顺成, 赵宝荣, 杨润田, 曹学军 2006, 23(5): 571-575.  摘要 ( )   PDF(447KB) ( )   采用磁性液体边界元数值模型分析了磁性粒子微结构磁化状态及相互作用,并与相应的有限元数值结果进行比较.结果表明:虽然粒子边界层附近的磁场分布出现了一定的模糊,且变化幅度明显高于有限元结果,但在粒子边界层以外的其它区域两种数值解法具有高度一致性;当粒子边界元节点数较小时,磁力相互作用边界元结果与有限元结果相差较大,且很不稳定;随着节点数增加,边界元结果逐渐趋近于有限元虚功原理的磁力数值结果,并达到一个较稳定的量值.结果清晰地反映出边界元数值方法在磁性液体多体动力学模拟研究中的一些基本特征.

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NiSO4·6H2O晶体的结构、光学和磁学性质的理论研究 陈太红 2006, 23(5): 576-582.  摘要 ( )   PDF(361KB) ( )   采用半自洽场(semi-SCF)3d波函数、Ballhausen的自洽场(SCF)O2-波函数和点电荷模型,通过能量完全对角化方法(CDP),对NiSO4·6H2O晶体在常温下的局部对称结构、吸收光谱,电子顺磁共振谱(EPR)以及磁化率χ作出了统一解释.将计算结果与实验值进行了比较.讨论了微扰方法、分子轨道方法(LCAO-MO)、参量拟合方法、Clementi单Zeta波函数等问题.

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磁性单层膜磁学性质的Monte Carlo模拟 杜海峰, 杜安, 胡勇 2006, 23(5): 583-588.  摘要 ( )   PDF(330KB) ( )   采用类Ising模型,利用Monte Carlo方法研究了磁性单层膜中退磁性偶极作用和铁磁性交换作用对系统磁学性质的影响.结果显示,随着偶极相互作用的增加,系统在低温下的磁化出现平台现象,此时磁化曲线可分为2个阶段,在低外场下,温度升高,系统易磁化,在高外场下则反之.这种新奇的磁化行为导致系统的磁熵变在低温低外场下出现大于零的反常行为.在模拟过程中,对长程力作用采用了比较精确的处理方法.

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核爆发电问题中核燃料循环的中子学研究 白云, 彭先觉 2006, 23(5): 589-593.  摘要 ( )   PDF(306KB) ( )   研究核爆聚变电站中的一类中子学问题——如何利用核爆炸产生的大量中子生产核燃料.首先,根据核爆中子场的特点,确定可以利用的中子能量范围.用慢化理论对慢化材料的厚度进行估计,并用MCNP程序进行数值计算.研究如何利用中子反照效应减少造材料层的厚度,最后提出一个较合理的造材料技术路线.

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B2分子X3Σg-和A3Σu-态的势能函数 谢安东, 朱正和 2006, 23(5): 594-598.  摘要 ( )   PDF(293KB) ( )   使用SAC/SAC-CI方法,利用D95(d),6-311g**以及cc-PVTZ等基组,对B2分子的基态(X3Σg-)和第一激发态(A3Σu-)的平衡结构和谐振频率进行了优化计算.通过对3个基组的计算结果的比较,得出了D95(d)基组为3个基组中的最优基组的结论;使用D95(d)基组,利用SAC的GSUM(Group Sum of Operators)方法对基态(X3Σg-),SAC-CI的GSUM方法对激发态(A3Σu-)进行单点能扫描计算,用正规方程组拟合Murrell-Sorbie函数,得到了相应电子态的完整势能函数;从得到的势能函数计算了与基态(X3Σg-)和第一激发态(A3Σu-)相对应的光谱常数(Be,αe,ωe和ωeχe),结果与实验数据吻合.

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N体问题的几种数值算法比较 杨远玲, 聂清香, 吴晓梅, 徐顺福 2006, 23(5): 599-603.  摘要 ( )   PDF(276KB) ( )   对N体问题的数值积分中的Runge-Kutta-Fehlberg法(简称RKF法)、辛算法和厄米算法在N体问题中应用时引起的能量误差、半长径和偏心率的变化进行比较.结果发现:RKF法精度最高,但长时间内有误差积累;辛算法无人工耗散,能较好保持能量误差的稳定性;厄米算法虽然误差较大,但构造简单,耗机时较少.

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波动方程深度偏移的局部裂步Fourier传播算子 陈生昌, 马在田, WU Ru-shan 2006, 23(5): 604-608.  摘要 ( )   PDF(418KB) ( )   针对裂步Fourier传播算子在速度强横向变化介质中的不足,将算子的框架展开方法应用于Fourier传播算子中的相移算子,提出了一种波场传播的局部裂步Fourier传播算子,并把它应用于波动方程叠前深度偏移成像.这个局部裂步Fourier传播算子是由相空间(空间-波数)-频率域的相移算子和空间-频率域的窗口时移算子两部分组成.与波数-频率域的空间全局性相移算子不同,相空间-频率域的相移算子具有很好的空间局部性.通过在国际标准的SEG-EAGE二维盐丘模型的波动方程叠前深度偏移成像数值试验,证明局部Fourier传播算子不仅具有很好的稳定性,而且还特别适用于速度强横向变化介质.

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快速多极子方法中角谱积分分析 叶红霞, 金亚秋 2006, 23(5): 609-613.  摘要 ( )   PDF(274KB) ( )   从基本球面波函数的平面波展开式出发,分析了对空间角谱二维积分表达式中被积函数频谱特性,从采样定理的角度得出(2L,4L)的求积标准.比较了采用不同的求积方式得到的积分结果,并与球面波函数的准确值进行比较.对轴向平面电磁波照射的立方导体进行直接的矩量法(MOM)分析和不同求积点的FMM方法分析,比较两种方法计算得到的阻抗矩阵与入射向量相乘的结果.结果表明:用该求积方式得到结果与直接MOM方法的计算结果吻合.

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输油管道油流静电带电数值计算 王菊芬, 蒲家宁, 孟浩龙 2006, 23(5): 614-620.  摘要 ( )   PDF(316KB) ( )   对输油管道内油品流动带电问题的数值计算进行了研究.紊流条件下的电荷输运方程是一个对流占优的对流扩散反应方程,采用算子分裂法,将该方程分解为纯对流方程、纯扩散方程和纯反应方程,分别采用特征线法和差分法求解.算例证明,该方法能准确描述管道内电荷分布,因而提供了一种获取冲流电流的可靠方法.

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一种基于遍历性的混沌加密新算法 王兴元, 段朝锋 2006, 23(5): 621-625.  摘要 ( )   PDF(322KB) ( )   分析了E.Álvarez密码系统的加密方法及其弱点,在此基础上给出了一种基于遍历性的混沌加密新算法。即以混沌系统的控制参数和初始点为密钥,迭代混沌映射以便产生一个比特链,在该比特链中搜索明文分组,记下迭代次数作为密文分组。新算法避免了E.Álvarez密码方案中的若干弱点,增强了密码系统的安全性。最后通过对Logistic映射的仿真研究,验证了新密码系统满足密码学中的混淆和散布特性,并进而阐明了新密码系统的有效性。

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非线性耦合超混沌Rössler系统和网络的同步 于洪洁, 彭建华 2006, 23(5): 626-630.  摘要 ( )   PDF(277KB) ( )   研究两个通过非线性函数对称耦合的超混沌Rössler系统的同步问题.通过对超混沌系统的线性项与非线性项的适当分离,构造一个特殊的非线性函数,作为耦合函数,发现在耦合强度α=0.5附近的一小段区域里存在稳定的超混沌同步现象.利用线性系统的稳定性分析准则和条件Lyapunov指数来检验同步状态的稳定性.并进一步研究了由多个超混沌Rössler系统单元通过非线性函数按照完全连接形式组成的网络的混沌同步问题.显示许多耦合单元组成的网络,满足同步稳定性的耦合强度的取值范围可以仅从2个单元组成的网络的参数取值范围估计到.此外发现耦合强度的值与耦合单元数量成反比.数值模拟结果证实所提出方法对超混沌系统和网络的混沌同步是有效的.