计算物理

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计算⁷Li₂振动能级煌振动-转动能级的辛格式矩阵法

何建锋, 刘学深, 丁培柱

2004, 21(2): 95-98.

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利用辛格式矩阵法计算了双原子分子⁷Li₂在A¹Σ_u⁺态的振动能级和振动-转动能级,并与Ley-Koo等的计算结果作了比较.结果显示,辛格式矩阵法是收敛的和可靠的,是计算双原子分子的振动能级和振动-转动能级的合理的数值方法.

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多介质流体力学计算的守恒型高分辨率格式

陈艺冰, 林忠

2004, 21(2): 99-105.

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应用Lagrange坐标系下的守恒型格式计算多介质流体力学问题,在物质交界面附近采用一阶格式的数值通量,而在其余部分采用高分辨率格式的数值通量,不仅保持了高分辨率的良好性质,而且消除了一般的守恒型格式在界面附近所产生的震荡.

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高阶Schrödinger方程的高精度辛格式

曾文平

2004, 21(2): 106-110.

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提出由第三类生成函数法构造高阶Schrödinger方程(əu)/(ət)=1(-1)^m(ə^2mu)/(əx^2m)的高精度辛格式.首先,给出它的典则Hamilton方程组;然后,成功地克服了本质上是困难的高阶变分导数的计算,并利用第三类生成函数法得到在时间方向具有任意阶精度的半离散方程,进而得到原始方程相关的修正方程的离散形式,最后得到各种精度的辛格式.数值结果表明该格式是有效的,具有高精度及良好的长时间数值行为等特性.

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无网格方法中结点搜索算法的改进

仇轶, 由长福, 祁海鹰, 徐旭常

2004, 21(2): 111-116.

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在采用无网格方法进行数值计算时,常常涉及到结点搜索问题.在处理复杂区域问题时,求解区域中分布的结点数量非常大.如果用传统的全局结点搜索算法时计算量将十分巨大,因此,提出了求解域分解法以减小结点搜索的计算量.采用该方法时,结点搜索的范围就可以由整个求解域缩减到几个相关的子域中,从而大大地减少了无网格方法计算中的结点搜索时间.用该方法对理想流体的位势流动进行了数值模拟,发现:随结点数的增加,无网格方法所用时间与有限元方法相比越来越大;但与全局结点搜索无网格方法相比,本方法大大节省了计算时间.

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用离散变分方法计算几种原子的电子动量谱

李彬, 李桂琴, 邓景康, 高虹

2004, 21(2): 117-120.

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用以密度泛函理论为基础的离散变分方法研究了氦原子、氩原子、钠原子和钾原子,分别得到了氦原子、氩原子、钠原子和钾原子动量空间的轨道电子云密度分布,并与实验值做了比较.

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DTA模型计算高温Fe等离子体的辐射不透明度

靳奉涛, 曾交龙, 袁建民

2004, 21(2): 121-124.

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使用DTA(detailed term accounting)模型计算了温度为20eV、密度为0.01g×cm^-3的Fe等离子体的辐射不透明度.对于处于局域热动平衡(local thermodynamic equilibrium,LTE)下的Fe等离子体,使用Saha方程计算出各价离子的丰度.使用MCHF方法得到了Fe离子的能级以及束缚-束缚跃迁的振子强度,考虑了Doppler展宽和碰撞展宽的谱线展宽机制,谱线线型采用Voigt线型.束缚-自由以及自由-自由吸收截面分别使用DCA及AA模型得到.所得的结果与美国Los Anamos National Laboratory(LANL)使用LEDCOP程序计算的结果进行了对比,两种结果符合很好.

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类锂离子(Z=11~20)1s²2s-1s²4p的跃迁能和振子强度

王治文, 黄延红, 陈超, 胡杰, 赵昶, 胡木宏

2004, 21(2): 125-130.

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利用全实加关联方法计算了类锂离子(Z=11~20)激发态1s²4p的能量及精细结构.同时计算了1s²2s-1s²4p的跃迁能和振子强度.非相对论能量用Rayleigh-Ritz变分法确定;相对论和质量极化效应修正用微扰论计算;量子电动力学修正用有效核电荷方法计算.在能级精细结构的计算中不仅考虑了自旋-轨道相互作用还计及自旋-其他轨道相互作用.将得到的计算结果和已有实验数据及物理规律进行了比较.

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摄动有限体积法重构近似高精度的意义

高智, 向华, 申义庆

2004, 21(2): 131-136.

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研讨有限体积(FV)方法重构近似高精度的作用问题.FV方法中积分近似采用中点规则为二阶精度时,重构近似高精度(精度高于二阶)的意义和作用是一个有争议的问题.利用数值摄动技术[1,2]构造了标量输运方程的积分近似为二阶精度、重构近似为任意阶精度的迎风型和中心型摄动有限体积(PFV)格式.迎风PFV格式无条件满足对流有界准则(CBC),中心型PFV格式为正型格式,两者均不会产生数值振荡解.利用PFV格式求解模型方程的数值结果表明:与一阶迎风和二阶中心格式相比,PFV格式精度高、对解的间断分辨率高、稳定性好、雷诺数的适用范围大,数值地"证实"重构近似高精度和PFV格式的实际意义和好处.

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二维粒子模拟方法及在空间物理中应用

陆全明, 郭俊, 窦贤康, 王水

2004, 21(2): 137-142.

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在粒子模拟的PIC(particle in cell)模式中,与场有关的物理量如电磁场等分配在固定的网格点上,而粒子则可在计算区域的任意位置上.设计了一个二维三分量的粒子模拟程序,并用它计算了空间物理中两种常见的物理现象:束流不稳定性和磁场重联.在束流不稳定性问题中,一束速度为V_b=10V_A(V_A为Alfvén速度)的等离子体在背景等离子中运动,通过波粒相互作用可激发沿磁场方向传播的Alfvén波.在磁场重联问题中,具有Harris形态的电流片可自发地引起磁场重联,并且B_y分量的磁场具有四极形分布.

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计算双电子原子基态能量的坐标张弛变分法

陈玉红, 赵书城

2004, 21(2): 143-148.

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给出了一种计算双电子原子基态能量和波函数的坐标张弛的变分方法.同时,利用Matlab语言开发了一个软件程序,对He原子和类He离子的基态能量进行了变分计算.

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非静力模式中三维网格的计算特性

刘宇迪

2004, 21(2): 149-155.

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在线性斜压非静力滞弹性方程组的基础上,从频率和群速方面讨论了10种三维网格的计算频散性,结果表明三维网格EL/CP、C/CP与Z/LZ计算频散性能较好.从而为非静力原始方程大气模式选取三维网格提供指导.

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液晶盒中挠曲电效应的计算

张志东, 叶文江, 邢红玉

2004, 21(2): 156-160.

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负性液晶MBBA在液晶盒中垂面排列,沿面外加电场后产生挠曲电效应.基于液晶弹性理论研究这一效应,基于变分理论得到了液晶指向矢满足的微分方程及边界条件.应用差分迭代方法进行了数值求解.在小角度近似下,得到了指向矢分布的解析解,与数值解和专著结果进行了比较.

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非结构混合网格上的NS方程求解方法

王刚, 叶正寅

2004, 21(2): 161-165.

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提出了一套较为通用的,完全自动化的非结构混合网格生成方法.在物面粘性作用区,采用一种改进的推进层方法生成三棱柱形和金字塔形网格;在其他流动区域采用阵面推进方法生成四面体网格.采用一种改进精度的格心有限体积法对三维NS方程进行了求解,在加速收敛措施方面,提出了一种新的当地时间步长取定方法来减小质量较差的网格单元对流场计算稳定性和收敛速度的不利影响.以M6机翼和DLR/F4翼身组合体外形的粘性流场作为数值算例,验证了上述网格生成和流场求解方法的正确性和实用性.

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铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置及矫顽场的温度特性研究

胡经国

2004, 21(2): 166-172.

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讨论了铁磁-反铁磁双层膜中交换偏置和矫顽场随温度变化的关系。在本模型中,温度的依赖性来源于系统态的热激发以及相关磁学参量的温度依赖性。数值结果显示:低温下,交换偏置和矫顽场随温度的升高而减少,但是随着界面的交换耦合的增强或铁磁层各向异性的减少,其交换偏置变得平坦。随着温度的升高,交换偏置减少直至零;而矫顽场却达到峰值后再减为零。这些结果与实验结果定性一致。根据数值计算结果,可以预见软的铁磁层耦合上硬的反铁磁层,在恰当的交换耦合强度下,可构建具有大的交换偏置、小矫顽场;并在某温度区几乎不随温度变化的磁存贮器件.

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等离子体金属表面氮化中放电温度对氮原子态粒子的影响

张连珠, 于富强, 孔令宜, 何琪

2004, 21(2): 173-178.

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采用快电子和重粒子(N₂⁺,N⁺,N_f)混合的Monte Carlo模型,研究了氮直流辉光放电等离子体金属表面氮化过程中.e-N_2s及N₂⁺-N_2s两种碰撞离解过程产生的原子态粒子(N⁺,N)的产生率和氮化粒子(N⁺,N_f)轰击靶表面的能量、粒子数密度及入射角分布随气体温度的变化规律.结果表明,使阴极靶处活性粒子(N⁺,N_f)的能量高且粒子数密度大,存在一个最佳放电温度;粒子(N⁺,N)的产生率及在靶表面的密度数都随着放电气体温度的升高而减少;有大量中性快原子N_f在工件表面小角入射,且粒子(N⁺,N_f)角分布受温度的影响很小.

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三维机翼跨音速颤振的分布式并行计算

梁强, 杨永年, 樊则文

2004, 21(2): 179-184.

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以多台微机组成分布式计算系统,利用无限插值方法(TFI)生成三维多块贴体运动网格,以Navier Stokes方程为控制方程,求解三维机翼的跨音速非定常气动力,并与颤振方程耦合迭代计算,求解机翼广义位移响应的时间历程,根据广义位移的时间历程的衰减、等幅和发散振荡等情况确定机翼跨音速颤振临界条件.通过算例验证,计算结果与实验结果和理论分析相吻合.

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蒙特卡洛模拟中伪随机数的STTDMR检验

帅永, 夏新林, 谈和平, 阮立明

2004, 21(2): 185-188.

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伪随机数发生器(PNG)是蒙特卡洛法概率模拟中的基本工具,但它也成为影响蒙特卡洛法精确度的最大误差源.提出了一种检验方法——二维介质辐射对称性检验法STTDMR,它可在不同条件下对各种伪随机数程序进行无限制的检验,在更精细的层次上区分伪随机数发生器的优劣.STTDMR不仅可检验伪随机数的特性,还可检验概率模型是否正确.利用STTDMR分析了多种典型的伪随机数产生法,获得一个性能上较优越的组合伪随机数ZH产生程序.

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