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2004年, 第21卷, 第3期
刊出日期：2004-05-25 上一期    下一期
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研究论文

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新型大涡数值模拟亚格子模型及应用 崔桂香, 周海兵, XU Chun-xiao, 张兆顺, L. Shao 2004, 21(3): 289-293.  摘要 ( )   PDF(266KB) ( )   基于湍流大小尺度间动量输运的结构函数方程,提出了一种新的湍流大涡模型(LES)亚格子涡粘模式.新亚格子涡粘系数正比于纵向速度增量的扭率,它表征大小尺度湍流间的能量输运和耗散之比.新模式通过各向同性湍流直接数值模拟数据库的检验,并用于槽道湍流的大涡模拟计算,将所得结果与DNS结果进行了比较.

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惯性约束聚变激光烧蚀驱动内界面不稳定性数值模拟 葛全文 2004, 21(3): 294-304.  摘要 ( )   PDF(563KB) ( )   利用水平集方法和三阶本质无振荡(ENO)方法研究了流体力学界面不稳定性和激光烧蚀驱动内界面不稳定性数值模拟,并用数值算例与LARED-S程序的运算结果进行了比较.数值结果表明此方法计算惯性约束聚变激光烧蚀驱动内界面不稳定性的有效性和精确性.

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三维面向对象的并行粒子模拟程序PLASIM3D 马燕云, 常文蔚, 银燕, 卓红斌, 徐涵 2004, 21(3): 305-311.  摘要 ( )   PDF(458KB) ( )   设计了基于区域分解的三维粒子模拟的并行算法,基于消息传递环境(MPI)编制了三维面向对象的并行粒子模拟程序PLASIM3D(PlasmaSimulator分别取前3个字母,3D表示三维).对激光与低密度等离子体薄靶相互作用问题作了粒子模拟计算,验证了该并行程序.最后在高性能并行机上测试并分析了并行性能,获得了接近线性的加速比.

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一种强健的守恒型间断跟踪法在一维Euler方程组上的实现 刘妍, 茅德康 2004, 21(3): 312-318.  摘要 ( )   PDF(365KB) ( )   文[8,9]研究设计了一种守恒型的间断跟踪法,其主要特点是以解的守恒性作为跟踪的机制而不是像传统的间断跟踪法利用Rankine-Hugoniot条件,将该跟踪法对一维Euler方程组进行实现.对一维单个守恒律凸流的实现见文[7].由于Euler方程组有3类特征线,信息沿每类特征线传播并相互穿透.如果仍然象单个守恒律那样间断两侧的数值解的计算只用到来自间断同侧的信息,则间断一侧的信息就不能传到间断的另一侧,而会堆积在间断附近.设计了一种几乎是二阶的按特征方式分离信息的方法,将堆积在间断附近的信息分离.而且按此思想可做成高阶方法.该方法中不仅用到了精确Riemann分解,还用到了Roe[12]的近似Riemann分解及各种插值和重构技巧.数值实验表明这样的处理是有效的.

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单个守恒型方程熵耗散格式中熵耗散函数的构造 李红霞, 茅德康 2004, 21(3): 319-326.  摘要 ( )   PDF(376KB) ( )   对于一维单个守恒律方程,文[8]设计了一种非线性守恒型差分格式.此格式为二阶Godunov型的,用的是分片线性重构(reconstruction),重构函数的斜率是根据熵耗散得到的.格式满足熵条件.与传统的守恒格式不同的是此格式在计算过程中不仅用到了数值解还用到了数值熵.在此格式中一个所谓的熵耗散函数起到了很重要的作用,它在每一个网格的计算中耗散熵,以保证格式满足熵条件.文[8]中设计的熵耗散函数比较复杂,并且不是很完善.故数值地分析了在格式的构造中为何应给熵以一定的耗散,及应耗散多少.并且给出了一个新的以数值解的二阶差分作为基本模块的熵耗散函数.最后给出了相应的数值算例.

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一维原子刻蚀的数值模拟 何明, 李若虹, 王晓锐, 王谨, 詹明生 2004, 21(3): 327-332.  摘要 ( )   PDF(326KB) ( )   通过直接的数值模拟,分析了原子束在激光驻波场下传播的动力学行为.估计了Cr原子沉积在基片上的焦点的大小,同时还发现一些实验参数会影响原子刻蚀的精度:如原子束的速度分布、激光的失谐量和激光束的直径等.

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任意阶显式精细积分多步法的常用形式及其高阶次数值计算 闫海青, 唐晨, 张皞, 刘铭, 张桂敏 2004, 21(3): 333-338.  摘要 ( )   PDF(280KB) ( )   基于任意阶显式精细积分多步法的一般公式,给出其几种常用形式,并实现了高阶次数值计算,将新算法应用于射线方程和双原子系统经典轨迹数值计算中.数值计算结果表明任意阶显式精细积分多步法是一种高精度、高效率、稳定性较好的方法,并且可方便地进行高阶次的运算.

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二维无规混合磁性系统磁特性的微磁学及Monte Carlo研究 翁臻臻, 冯倩, 肖艳, 李永森, 黄志高 2004, 21(3): 339-345.  摘要 ( )   PDF(350KB) ( )   采用能量极小原理的微磁学及Monte Carlo方法对异类自旋组成混合Heisenberg自旋体系进行模拟计算,研究了二维铁磁反铁磁无规混合系统的磁特性.发现了二维无规混合磁性系统存在M-H磁化曲线的阶梯效应.通过一维Ising模型及系统能量、自旋组态的研究,发现小自旋数目的反铁磁耦合系统是产生M-H阶梯效应的根本原因.

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氢气扩散火焰中辐射源项湍流脉动特征的PDF模拟 徐晓, 刘林华, 陈义良, 王海峰 2004, 21(3): 346-350.  摘要 ( )   PDF(353KB) ( )   采用κ-ε湍流模型、标量联合的概率密度函数(PDF)输运方程和层流火焰面模型相结合,模拟氢气自由扩散火焰中辐射源项湍流脉动特征.给出了主燃区内辐射源项湍流脉动的频率图.辐射源项的样本点分布集中,大约95%以上的样本落在其系综的±3倍方差以内,频谱图为单峰.

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轴对称钝体后湍流扩散燃烧的PDF模拟 朱明, 陈义良, 王海峰, 董刚 2004, 21(3): 351-356.  摘要 ( )   PDF(360KB) ( )   在无结构网格中,对轴对称钝体驻定的湍流扩散火焰进行数值模拟.采用有限容积(FV)/Monte Carlo(MC)混合算法求解湍流燃烧问题的混合算法.Monte Carlo法求解脉动速度标量频率的联合概率密度函数方程,有限容积法求解平均质量、动量和能量方程.求解的两组方程是相容的,合理的耦合方式可以减少统计偏差,计算精度和效率显著优于单独的颗粒方法.文中对化学反应采用层流火焰面模型,并将数值计算结果与实验结果作了比较和分析.

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高温空气燃烧炉内湍流混合特性的数值研究 王力军, 蔡九菊, 邹宗树, 匡世波, 郝玉玲 2004, 21(3): 357-361.  摘要 ( )   PDF(261KB) ( )   应用自行研发的三维流动、燃烧、传热和污染物NOx湍流生成的数值模拟程序,对高温空气燃烧实验模型炉进行了湍流扩散燃烧混合特性的数值模拟.数值预报了燃烧室内气体燃料和空气的混合物分数及其湍流脉动的三维分布.数值研究结果表明:在一定的几何条件和气体动力学条件下,高温空气燃烧的湍流混合在更广泛的区域内以较小梯度的进行;混合物分数的脉动主要分布在燃烧区,这表明高温空气燃烧的火焰厚度更大,具有燃烧释热更趋均匀的特性.数值模拟结果与相关的实验结果有相同的规律.

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用一种新滤波函数作CT图像局部重建 徐茂林, 邱钧, 范惠荣, 张兆田, 李兴东 2004, 21(3): 362-368.  摘要 ( )   PDF(473KB) ( )   详细阐述了用一种新型滤波函数进行CT图像局部重建的原理,并给出了这种重建的二次误差估计.然后在计算机上对模拟和实测数据进行了局部重建实验,结果表明该算法简便快速,重建图像Gibbs效应减小并具有较高的空间及密度分辨率.

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拓扑缺陷的不同分布对单壁碳纳米管电学性能的影响 胡慧芳, 张丽芳, 汪小知, 梁君武 2004, 21(3): 369-372.  摘要 ( )   PDF(237KB) ( )   在紧束缚近似基础上,利用扩展的Su-Schriffer-Heeger(SSH)模型,在实空间研究了在完整的"zigzag"碳纳米管中分别引入5/7,5/6/7,5/6/6/7拓扑缺陷所构成的(9,0)-(8,0),(9,0)-(7,0)和(9,0)-(6,0)三种异质结的电学性能.通过研究表明:这些拓扑缺陷不仅改变碳管的直径,而且支配费米能级附近的电学行为.并计算了(9,0)-(8,0),(9,0)-(7,0)和(9,0)-(6,0)系统的电子态密度,对这3种异质结的能带结构和电子态密度进行了比较.结果表明:五边形和七边形在碳管中分布的不同对碳管电学性能的影响明显不同.因此,可以研制出基于这些异质结的不同的电子器件基元.

研究简报

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Ca3Co2O6及其掺镍体系的电子结构计算 闵新民, 朱磊, 邢学玲 2004, 21(3): 373-376.  摘要 ( )   PDF(232KB) ( )   用离散变分密度泛函方法(DFT-DVM)计算了钴酸盐Ca3Co2O6及其掺镍体系,讨论了电子结构,化学键等与热电性能之间的关系.结果表明,价带和导带主要由Co3d,Ni3d和O2p原子轨道贡献.价带和导带之间的能隙宽度表现出了半导体电子结构特征,且掺镍体系的能隙比不掺镍体系窄.掺镍体系的共价键和离子键都比不掺镍体系弱.由此得到,掺镍后体系的热电性能将有所改善.

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应用离散偶应力单元分析弹性Cosserat介质 郑长良, 任明法, 张志峰, 宋和平 2004, 21(3): 377-382.  摘要 ( )   PDF(274KB) ( )   讨论了平面弹性偶应力问题的有限元方法,提出了离散偶应力单元的理论和构造方法,其特点是独立假设单元的位移和微观转角,偶应力理论中微观转角和宏观转角相等的假设在单元中以离散形式强加.该类单元列式简单,易于编程,且有满意的精度.并构造了一个三角形九自由度离散偶应力单元DCT9(discrete Coss-erat triangular).数值结果表明该单元能够较好地描述Cosserat介质的力学性质.