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2006年, 第23卷, 第6期
刊出日期：2006-11-25 上一期    下一期
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一类生灭过程及其在核天体物理计算中的应用 吴开谡, 张妍, 刘晓晶, 薛雅萍 2006, 23(6): 631-636.  摘要 ( )   PDF(223KB) ( )   研究一类生灭过程,利用矩阵分解技巧求出了生灭过程微分方程的解,并将之应用于核天体物理中太阳系慢中子俘获过程重元丰度计算问题研究,计算结果与天文观测值一致.

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粒子输运离散纵标方程基于界面修正的并行计算方法 袁光伟, 杭旭登 2006, 23(6): 637-641.  摘要 ( )   PDF(313KB) ( )   为了改造粒子输运方程求解的隐式格式,研究设计适应大型并行计算机的并行计算方法,介绍一类求解粒子输运方程离散纵标方程组的基于界面修正的源迭代并行计算方法.应用空间区域分解,在子区域内界面处首先采用迎风显式差分格式进行预估,构造子区域的入射边界条件,然后,在各个子区域内部进行源迭代求解隐式离散纵标方程组.在源迭代过程中,在内界面入射边界处采用隐式格式进行界面修正.数值算例表明该并行计算方法在精度、并行度、简单性诸方面均具有良好的性质.

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粮仓效应的圆盘堆积模型 张兴刚, 胡林, 隆正文 2006, 23(6): 642-646.  摘要 ( )   PDF(265KB) ( )   为研究圆筒中颗粒堆内部的应力分布,将颗粒堆简化为规则的二维圆盘堆积模型.对圆盘堆积中力的传递进行分析后给出了圆盘堆积中力的传递规律,利用计算机模拟了圆盘对容器底部的压力,发现底部压力随圆盘层数增加会达到饱和,并将二维圆盘堆积的规律推广到三维颗粒堆,从理论上推导出容器底部平均压强p与颗粒填充高度Z的关系.

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虚边界元法与强流电子枪的电子轨迹模拟 殷海荣, 宫玉彬, 魏彦玉, 黄民智, 路志刚, 王文祥 2006, 23(6): 647-654.  摘要 ( )   PDF(419KB) ( )   以位势问题为分析对象,从格林公式出发严格导出了虚边界元法的基本积分方程.并以虚边界元法基本积分方程为出发点,从理论上导出了虚边界元法对虚边界形状位置的基本要求.理论结果表明,虚边界元法本身是一种严格的方法,但在一定条件下,它是一种近似方法.基于虚边界元方法开发了一套适用于强流电子枪的电子轨迹模拟程序,并对强流电子枪进行了计算.对强流电子枪的计算表明,在同等条件下,取定最佳的虚实边界距离与边界单元数,虚边界元法较边界元法的精度要高.

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二维介质型光子晶体的直线法分析 林宝勤, 袁乃昌 2006, 23(6): 655-660.  摘要 ( )   PDF(344KB) ( )   运用直线法对二维介质型光子晶体的能带结构进行分析,给出直线法中关于二维介质型光子晶体的本征方程的建立过程.同时,对不同参数的光子晶体进行计算,计算结果通过时域有限差分算法(FDTD)及已发表的数据得到了验证,并考虑不同结构的光子晶体的TE波与TM波的带隙形成情况,可为二维介质型光子晶体的设计提供参考.

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电磁波在等离子体中的非线性吸收衰减 王晓燕, 李国锋, 赵宏康 2006, 23(6): 661-664.  摘要 ( )   PDF(187KB) ( )   研究平面电磁波在等离子体中的非线性吸收衰减.首先应用电磁波在等离子体中传播的极化理论得到非线性介电函数,进而求出了考虑非线性情况下的波矢.采用垂直入射具有金属衬底的均匀等离子体模型,对不同入射频率的电磁波的衰减以及总出入射功率比进行了数值模拟.与只考虑线性情况的结果作了比较,结果显示非线性项在研究过程中所起的作用是不可忽视的.

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铝电解槽内电-磁-流场的耦合仿真方法及应用 姜昌伟, 梅炽, 周乃君, 刘和云, 傅俊萍 2006, 23(6): 665-672.  摘要 ( )   PDF(511KB) ( )   基于电磁流体力学的基本理论,应用等效电阻网络法与有限元相结合计算铝电解槽电流场,标量电位法和双标量磁位法计算铝电解槽磁场,k-ε双方程模型计算电磁力驱动下的铝液流动,并与工业测试结果进行比较.对200 kA侧部四点进电的铝电解槽进行计算与测试,其结果吻合良好;水平磁场形成一个顺时针的漩涡,垂直磁场沿长轴和短轴呈反对分布;铝液流动呈现出沿长轴方向排列的4个漩涡.仿真磁场误差小于10.0%,流场误差不超过5.0%.

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脉动参数对波纹通道内传热强化的影响 谢公南, 王秋旺, 曾敏, 罗来勤 2006, 23(6): 673-678.  摘要 ( )   PDF(370KB) ( )   采用曲线坐标系下压力与速度耦合的SIMPLER算法,数值研究了波纹通道内脉动流动与换热情况,流动Re数的范围为5~500,Pr数为0.7.计算考察了脉动参数如脉动频率和振幅对通道内强化传热和压力损失的影响.研究结果表明,流动阻力特性呈周期性余弦规律变化,换热Nu数呈正弦规律变化;频率、振幅的增大,使得阻力脉动幅度增大.受入口脉动流的影响,通道内的旋涡发生周期性的脱落、增长和迁移,从而增强了流体之间的扰动和掺混,强化了传热;传热的强化效果随着振幅的增大而增强,但在特定入口脉动流下,相同振幅不同频率下的强化效果几乎一致.

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双层多孔介质燃烧器的数值模拟 赵平辉, 朱旻明, 张根烜, 陈义良, 姜海 2006, 23(6): 679-684.  摘要 ( )   PDF(342KB) ( )   考虑多孔固体构架的辐射换热以及气固相间的对流换热,引入弥散效应及相间对流换热系数,使用GRI 3.0机理和双通量辐射模型,数值求解双层多孔介质内燃烧过程.分析了双层多孔介质燃烧器内火焰稳定性和污染物排放,并与单层的进行比较.结果表明,双层多孔介质燃烧器能够在较宽的流量范围内将火焰稳定在它的交界面附近.

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微直通道内气体滑移流动的二维理论和数值研究 张根烜, 刘明侯, 陈义良, 王璐 2006, 23(6): 685-691.  摘要 ( )   PDF(402KB) ( )   以微直通道内气体滑移流动为例,采用扰动分析方法,结合不同阶滑移条件,得出N-S方程的理论解.采用不同滑移模型,对不同进出口压比、长宽比、工质的微通道流进行理论和数值分析,着重研究稀薄效应、热蠕动效应以及不同滑移条件对计算结果的影响.计算表明,努森数是表征稀薄效应的特征参数,而热蠕动效应的强弱依赖于雷诺数.在极大长宽比的低速流工况下,理论和数值结果与实验吻合很好.

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标量湍流的能量传输特性 方乐, 崔桂香, 许春晓, 张兆顺 2006, 23(6): 692-698.  摘要 ( )   PDF(548KB) ( )   应用直接数值模拟数据,从标量湍流传输的三波关系出发,进行湍流及标量湍流传输谱的多尺度分析,研究不同尺度间的能量传输性质,证实标量能量的传输与湍动能传输具有不同性质,大尺度速度脉动对标量传输有较大贡献,尤其是与标量小尺度脉动的相互作用,使标量模拟需要有比速度场更高的网格分辨率;并发现标量湍流的能量传输具有明显的非局部性;另外,定义了能量传输系数,发现在相同的Re数和Pe数条件下,标量湍流的对流惯性较速度脉动的惯性子区宽.

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二维多介质可压缩流的RKDG有限元方法 陈荣三, 蔚喜军 2006, 23(6): 699-705.  摘要 ( )   PDF(313KB) ( )   应用RKDG(Runge-Kutta Discontinuous Galerkin)有限元方法、Level Set方法和Ghost Fluid方法数值模拟二维多介质可压缩流,其中Euler方程组、Level Set方程和重新初始化方程的空间离散采用DG(Discontinuous Galerkin)有限元方法,时间离散采用Runge-Kutta方法.对二维的气-气和气-液两相流进行了数值计算,得到了分辨率较高的计算结果.

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解弹性力学第二类边界积分方程的求积法与分裂外推 黄晋, 朱瑞, 吕涛 2006, 23(6): 706-712.  摘要 ( )   PDF(309KB) ( )   利用Sidi奇异求积公式,提出了解曲边多角形域上线性弹性力学第二类边界积分方程的求积法,即离散矩阵的每个元素的生成只需赋值不需计算任何奇异积分.通过估计离散矩阵的特征值和利用Anselone聚紧收敛理论,证明了近似解的收敛性;同时得到了误差的多参数渐近展开式;通过并行地解粗网格上的离散方程,利用分裂外推获得了高精度近似解和后验误差.

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基于黎曼解的一种SPH改进算法 徐志宏, 汤文辉, 张若棋 2006, 23(6): 713-716.  摘要 ( )   PDF(201KB) ( )   将基于黎曼解的粒子间接触算法与基于Taylor展开的插值方法相结合,构造出一种改进的光滑粒子算法,给出了两个算例.数值计算表明,改进算法可以提高自由面计算精度、克服拉应力不稳定性,避免了CSPM在核函数的影响域包含较多粒子且流场梯度很大时出现的压缩失稳现象.

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柱坐标下Euler方程数值边界条件的一种处理方法 田保林 2006, 23(6): 717-720.  摘要 ( )   PDF(268KB) ( )   给出了柱坐标下Euler方程数值边界条件的一种处理方法.径向第一个网格点设在距离中心半点位置上.根据相应物理量的特性,在中心附近进行边界延拓,使得内点的高精度差分格式可以同样应用在网格中心附近,从而无需单侧差分格式,保持了一致的高阶精度.对于周向边界,也建立了一种周期延拓方法,使得在周向所有节点处都能够采用同样的高精度格式离散,并进行了数值试验.

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二维半导体问题在复合网格上的有限差分格式 刘伟, 袁益让 2006, 23(6): 721-730.  摘要 ( )   PDF(484KB) ( )   半导体器件的瞬时状态由3个方程组成的非线性偏微分方程组的初边值问题决定.依据实际数值模拟的需要,提出了一类二维半导体问题在时空局部加密复合网格上的有限差分形式,电场位势方程、电子和空穴浓度方程分别用五点差分格式和修正迎风格式近似,且在交界面上采用线性插值,并给出了电子和空穴浓度的最大模误差估计,最后给出了数值算例.

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渤黄东海底摩擦系数数值研究 张继才, 祝建国, 吕咸青 2006, 23(6): 731-737.  摘要 ( )   PDF(553KB) ( )   使用伴随同化方法探讨了四种底摩擦系数处理方法并模拟了渤黄东海的M2分潮.理想实验表明:伴随同化方法有很强的反演底摩擦系数的能力;为了得到较好的反演结果,反演策略必须与给定的分布一致;如果给定分布很复杂,则需要复杂的反演策略.实际实验表明,底摩擦效应与地形密切相关,而海洋地形十分复杂,故需要较多的独立的底摩擦系数才能得到较好的模拟结果.本文的第四种方法将每一点均作为独立的底摩擦系数,在实验中获得了成功,验证了这种方法的合理性和有效性.

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平面行星夹具的物理气相沉积均匀性计算 方明, 范正修, 黄建兵 2006, 23(6): 738-742.  摘要 ( )   PDF(336KB) ( )   建立了平面行星夹具薄膜淀积无量纲模型,通过对蒸发源位置L/H、行星主轴与副轴距离P/H、夹角倾角A以及蒸发源蒸汽发射特性N等因素的分析,得到了典型径向理论均匀的优化几何配置.并从优化几何配置的膜料效率、角向均匀性和膜厚分布对蒸发源蒸汽发射特性变化的敏感性方面评价优化结果,得到了最优化设计区域.结果表明,优化配置的L/H+P/H小,则角分布差异小;L/H+P/H和A小,则膜料效率高L<P,A=-15°时,优化配置对N变化最不敏感L>P时,由N变化引起的典型径向分布变化小于0.5%.

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200 keV V+注入花生种子深度-浓度分布的蒙特卡罗模拟 王林香, 祝恒江, 张石峰, 王世亨 2006, 23(6): 743-747.  摘要 ( )   PDF(258KB) ( )   在对植物种子靶材料进行处理和对LSS理论进行修正的基础上,用蒙特卡罗方法模拟计算了在一维和二维近似情况下,200 keV V+注入花生种子的深度-浓度分布,得到了与实验结果较符合的曲线.并在同样初始条件和理论模型下,计算了200 keV N+注入植物种子的深度-浓度分布,为研究低能离子注入植物种子深度-浓度分布提供了一种初步的理论计算方法.

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三维非结构网格Euler方程的LU-SGS算法及其改进 李劲杰, 杨青, 杨永年 2006, 23(6): 748-752.  摘要 ( )   PDF(266KB) ( )   将LU-SGS隐式时间推进格式运用到非结构网格Euler方程的求解中,并对传统LU-SGS格式进行改进,结合网格重排序,发展了一套效率更高的三维Euler方程求解器.以M6机翼及超临界LANN机翼的跨音速无粘流场为算例,将改进LU-SGS格式与四步龙格-库塔显式格式及传统LU-SGS格式进行了比较.计算结果表明:所有格式的计算结果与实验结果都符合很好;传统LU-SGS格式计算效率为显式格式的3倍多,而改进LU-SGS格式计算效率为显式格式的7倍多.

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基于S域RLC传输线模型的多芯片组件互连功耗计算 董刚, 杨银堂, 李跃进 2006, 23(6): 753-756.  摘要 ( )   PDF(208KB) ( )   为了分析多芯片组件的互连功耗,用RLC传输线模型对多芯片组件的互连进行表征,通过对输入互连的电流及其等效电阻的近似,推导出多芯片组件互连功耗的频域数学表达式,给出计算机仿真试验结果,对方法的有效性进行验证.