计算物理

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常利娜, 张德良, 胡宗民, 姜宗林

2005, 22(3): 189-196.

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频散可控格式是高精度捕捉激波的新格式.对原有频散可控格式(DCD)进行了推广,给出了适用于网格点排列不规则情况下的DCD格式,使其具有更广泛的适应性,在此基础上构造了在非结构三角形网格下的DCD格式.用一些典型算例对推广后的DCD格式进行检验,结果表明该格式是合理和可靠的,并能够较好地保留原有DCD格式的二阶精度.把推广后的DCD格式和具有8种组分和20个化学反应的基元反应模型相结合,对氢氧爆轰波在直管道中的传播问题及楔面上马赫反射问题进行计算,计算结果和实验结果比较表明,在非结构三角形网格下的DCD格式能够有效地捕捉爆轰波,在爆轰波阵面上不会产生振荡或是抹平间断现象.

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充分发展槽道湍流的小波数值分析

刘宇陆, 蒋剑波, 邱翔, 卢志明

2005, 22(3): 197-205.

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数值计算了高斯子波变换Navier Stokes(N-S)方程后得到的积分方程.在利用高斯子波得到的以弯曲度为基本量的无穷域中N-S方程的基础上,得到了有界区域内的以弯曲度为基本量的N-S方程.将此N-S方程看作一个特殊的扩散方程,将压力项与对流项看作是源项,得到一个积分方程.利用特征线法对该方程求解,得到通解.并将所得结果运用于对称槽道湍流和非对称槽道湍流的研究中.将计算与实验所得的平均量与实验结果进行了对比.

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构造哈密尔顿系统jet辛差分格式的生成函数法

余华平, 王双虎

2005, 22(3): 206-216.

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考虑哈密尔顿系统的保结构算法,在经典哈密尔顿系统的jet辛算法的基础上,给出了一般哈密尔顿系统的jet辛差分格式的定义.并利用带有变系数辛矩阵的一般哈密尔顿系统中的构造辛差分格式的生成函数法的思想,来建立由一般的反对称矩阵所确定的微分二形式与生成函数的关系,再利用哈密尔顿-雅可比方程来构造jet辛的差分格式.

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利用慢度曲面研究立方晶系晶体的铁弹相变

周国香, 王爱坤, 何文辰, 李国昌

2005, 22(3): 217-220.

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讨论了慢度曲面与声学模软化之间的关系.立方晶系晶体声学模的软化即对应其在某一方向上的最大慢度,软模的本征矢的方向即为与最大慢度相对应的声学模的偏振化方向.通过求解Christoffel方程可找到某些方向上的最大慢度和与它们对应的声学模的偏振化方向.从而晶体在本征铁弹相变前后结构对称性的变化可以通过分析Christoffel方程的解及利用居里原理来确定.

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三角翼大迎角非对称旋涡破裂数值模拟

肖志祥, 陈海昕, 符松, 李凤蔚

2005, 22(3): 221-226.

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采用由伪时间子迭代格式实现的二阶精度LU SGS方法进行时间推进,并以Jameson中心加人工粘性格式进行空间离散,应用层流假设和Baldwin Lomax(B-L)模式,求解雷诺平均的薄层Navier Stokes(N-S)方程组以模拟细长三角翼大迎角流动.为验证本方法,首先计算了具备实验数据的65°后掠角三角翼大迎角流场,获得令人满意的结果;然后模拟了80°后掠角的细长三角翼,研究其大迎角非对称旋涡破裂特性.

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复杂地形扩散模式(CTDM)的应用与研究

范丽雅, 张茂栓, 桑建国, 刘树华

2005, 22(3): 227-232.

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应用美国环保局的复杂地形扩散模式(CTDM)预测了我国秦山核电站(QNPP)1,2,3期的空气污染物地面轴线浓度.计算结果与风洞模拟实验测量结果和少量现场监测数据进行了对比.对CTDM理论做了进一步研究,对模式上升分量的计算方法做了一些改进尝试,提出两种修正方案.模式有效性检验表明,修正后模式计算结果更接近风洞实验结果和现场监测数据,计算值与实测值的比值落在1/3.5~3.5范围内的数据百分率分别是:CTDM为54.4%,修正方案1为72.9%,修正方案2为58.6%.另外,文中还做了模式灵敏度分析.

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一种简化的分析光纤布拉格光栅的时域有限差分束传输法

戴劲草, 王云明, 张明德, 孙小菡

2005, 22(3): 233-239.

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提出了一种便于分析光纤布拉格光栅(FBG)、基于强制边界条件的简化TD-FD-BPM模型.采用交替隐式法(ADIM)和综合道格拉斯(GD)法,离散化时域束传输方程,获得比普通差分格式低二阶的误差。提出并采用强制边界条件,简化了光波导分析中边界处理问题.重点讨论和确定了在此条件下激励源位置、脉冲形状和径向分布函数、连续波激励条件等.在修正的正弦脉冲激励情况下,通过离散傅利叶变换,直接得到较为理想的短FBG反射谱.此法可减少数值计算时间,直观反映光脉冲传输.

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一种用于均匀照明的衍射光学元件设计的快速模拟退火法

刘洪亮, 赵逸琼, 李永平, 付绍军, 张巍, 张晓波, 舒方杰

2005, 22(3): 240-244.

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介绍了一种适用于均匀照明的衍射光学元件设计的自洽迭代和优化混合的快速模拟退火法,它引入Tsallis正则分布以及相应的效用函数思想,可以在接近1%的时间内得到和传统模拟退火法有着相同均方差(MSE)的理想模拟结果.

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SiC电子输运特性的Monte Carlo数值模拟

王平, 杨银堂, 屈汉章, 杨燕, 李跃进, 贾护军

2005, 22(3): 245-250.

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利用系综MonteCarlo法研究了2H ,4H和6HSiC的电子输运特性.在模拟中考虑了对其输运过程有着重要影响的声学声子形变势散射、极化光学声子散射、谷间声子散射、电离杂质散射以及中性杂质散射.通过计算,获得了低场下这几种不同SiC多型电子迁移率同温度的关系,并以4H SiC为例,重点分析了中性杂质散射的影响.最后对高场下电子漂移速度的稳态和瞬态变化规律进行了研究.将模拟结果同已有的实验数据进行了比较,发现当阶跃电场强度为10×106V·cm-1时,4H Sic电子横向瞬态速度峰值接近33×107cm·s^-1,6H Sic接近30×107cm·s^-1.

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注蒸汽井井筒内参数计算新模型

倪学锋, 程林松, 李春兰, 安九泉

2005, 22(3): 251-255.

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从动量定理角度出发建立求解蒸汽压降方程,而从能量守恒角度出发建立求解蒸汽干度变化的方程,采用节点分析方法和数值计算方法对模型求解.计算过程中借鉴传统的气液两相流Beggs-Brill方法计算水蒸汽混合物的物性参数.通过对辽河油田齐40块和杜80块10口井井筒的压力、温度和干度分布计算表明该模型计算精度较高.

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带电荷C₆₀分子的电子结构及其非线性光学性质

刘红

2005, 22(3): 256-260.

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应用Su-Schrieffer-Heeget(SSH)模型研究带电荷C₆₀分子的结构和电子结构.分析所带电荷量对结构的影响,计算带不同电荷数时C₆₀分子的电子结构,进一步对三阶非线性光学极化率进行了研究.

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C_2V群寻基在矩量法求解二维电磁散射问题中的应用

朱峰, 赵柳

2005, 22(3): 261-263.

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针对横截面为双轴对称特征的散射柱,确定以柱各边的中心点共计4个群变换对称点,以此构成4个自然对称基函数.根据二维对称物体的对称特点构造出对称变换群,继而确定出该变换群的正规表示,将正规表示进行约化,根据所约化出的不可约表示,进而确定出以上述4个自然对称基的线性组合的线性独立归一的完备基,计算结果表明,以该基函数级数展开来描述散射体表面电流,具有收敛速度快、计算精度高等特点.

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二维等离子体并行PIC模拟的性能分析及应用

陆全明, 窦贤康, 王水, 王曙

2005, 22(3): 264-270.

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通过区域分解法实现了二维等离子体粒子模拟程序并行化,并将此程序运行在由16个Pentium Ⅲ 1.6G CPU组成的微机机群上,对其性能进行了测试.结果表明,在计算规模一定的情况下,并行程序的并行效率随计算结点的增加而降低;而在计算节点不变的情况下,并行效率随计算规模的增加而增加,并行计算更适合于计算规模大的物理问题.利用此并行程序计算了等离子体中的束流不稳定性,结果表明,在波动激发的线性增长阶段,等离子体束流激发的Alfv啨n波基本上沿背景磁场方向传播,其波数满足共振条件ω-kV_b=-Ω_i,其中ω和k分别为Alfvén波的频率和波数,V_b为束流的速度,Ω_i为离子的回旋频率.

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应用双高斯求积组求解柱几何下输运方程

朱瑞东, 李茂生

2005, 22(3): 271-276.

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根据二维柱几何下输运方程对称性的特点,讨论了角度离散、求积组选取,提出极角采用双高斯求积组,方位角采用均匀分割Chebyshev-Gauss求积组的做法.通过源问题和临界问题的计算,表明上述求积组与Lee求积组相比,计算结果的精度和对称性都有改进.

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模拟辐射传热的离散坐标法的改进

杨占春, 武文斐, 李义科

2005, 22(3): 277-282.

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针对离散坐标法模拟求解炉内辐射换热的问题,在对辐射传递方程采用控制容积法离散时,按辐射方向上各界面之间的投影关系划分区域,对辐射传递方程在各子控制体上沿辐射传输方向进行积分,求解各子控制体的辐射强度,再取容积平均值作为最终节点的辐射强度的新离散坐标方法,定义为分段积分离散坐标法,并对三维矩型燃气炉内辐射换热进行了数值模拟,与传统离散坐标方法及区域法进行了比较,比较结果表明新离散坐标法较好的解决了假散射问题,提高了离散坐标法的精度.

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