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2007年, 第24卷, 第2期
刊出日期：2007-03-25 上一期    下一期
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二维三温热传导方程求解中的非线性迭代初值选取 安恒斌, 莫则尧, 徐小文 2007, 24(2): 127-133.  摘要 ( )   PDF(369KB) ( )   由于二维三温热传导方程具有很强的非线性特性,因此采用全隐格式对该方程离散后,所得非线性代数方程组的求解将变得非常困难.针对二维三温热传导方程离散所得非线性代数方程组的迭代求解,提出了一种有效的选取初值的方法.对两种不同性质的介质进行数值实验,结果表明,所设计的初值选取方法不仅大大提高了计算效率,而且能够降低非线性解法器对时间步长的影响.

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等离子体中Fokker-Planck方程的有限元模拟 翁苏明, 盛政明 2007, 24(2): 134-140.  摘要 ( )   PDF(377KB) ( )   利用有限元方法设计了一套相对简单明了的求解Fokker-Planck方程的方案.这个方案不必严格限制计算格点的步长和时间步长,就可以确保分布函数的非负性和粒子数的守恒.通过一维程序模拟,进一步证实了这个方案的可靠性.对于多维问题的分析和一维问题完全一样,所以非常容易将其推广到多维问题.

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托卡马克等离子体内部输运垒触发机制的数值模拟和并行效率 龙永兴, 牟宗泽, 董家齐, 张锦华 2007, 24(2): 141-145.  摘要 ( )   PDF(245KB) ( )   对托卡马克等离子体内部输运垒触发机制的动力学特征进行了数值模拟,通过区域分解法实现了数值模拟程序并行化,并行效率随计算机规模的增加而提高,结果与理论分析相吻合.并行模拟程序也适合MHD非线性撕裂模的数值求解.

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二维多群辐射输运程序LARED-R-1的并行化 张爱清, 莫则尧 2007, 24(2): 146-152.  摘要 ( )   PDF(424KB) ( )   利用有向图描述数据依赖关系,应用已有的并行流水线通量扫描算法,实现基于非协调网格的二维辐射输运程序LARED-R-1的并行化.同时,采用消息缓冲技术提高并行程序的性能.经测试,对于典型的问题规模(100群、3800个网格单元、40个方向),在某并行机的64个和128个处理器上,并行程序分别获得80%和53%的并行效率.

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解FOKKER-PLANCK-LANDAU方程的谱方法 王一博, 王尚武 2007, 24(2): 153-158.  摘要 ( )   PDF(338KB) ( )   利用谱方法和FFT技术对等离子体中带电粒子输运Fokker-Planck-Landau方程进行数值求解,研究空间均匀条件下粒子相空间分布函数随时间的演化.数值计算表明,所用计算格式能够很好地满足粒子数、动量和能量守恒要求,FFT技术的采用也使得运算工作量大为降低.

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基于黎曼解的移动最小二乘粒子动力学数值方法 胡晓燕, 林忠, 倪国喜 2007, 24(2): 159-165.  摘要 ( )   PDF(327KB) ( )   叙述移动最小二乘粒子动力学(MLSPH)的基本原理,讨论一维MLSPH计算方法,提出两种不同精度的基于无网格的构造黎曼问题初值的方法.通过黎曼解近似粒子间的相互作用,减小接触间断附近的震荡,并给出多介质一维激波管问题的算例,验证此方法的有效性.

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任意马赫数非定常流动数值模拟的统一算法 欧平, 马汉东, 汪翼云 2007, 24(2): 166-170.  摘要 ( )   PDF(303KB) ( )   发展适用于从低速到高速任意马赫数非定常流动数值模拟的统一算法.通过引入一个伪时间导数项和一个新的预处理矩阵,得到双时间非定常预处理可压缩Navier-Stokes方程.方程的对流项采用三阶Roe通量近似差分格式离散,粘性项采用二阶中心差分格式离散.基于数值通量的线性化技术,实现伪时间步的隐式ADI-LU格式迭代,进而获得物理时间步的二阶推进精度.重点以低马赫数流动为例,求解了圆柱绕流和NACA0015翼型等速上仰动态失速问题.计算结果表明该统一算法能够较好地模拟低马赫数乃至任意马赫数非定常流动.

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方柱绕流大涡模拟 谢志刚, 许春晓, 崔桂香, 王志石 2007, 24(2): 171-180.  摘要 ( )   PDF(541KB) ( )   采用有限体/有限元混合格式、非结构网格和大涡模拟方法求解可压缩的N-S方程,对Re=22 000的方柱绕流进行数值模拟,并对不同的边界条件进行详细的分析比较.通过对以往研究经验的总结和利用精细的边界条件,使得采用二阶精度的数值格式和较稀疏的网格仍然得到了令人满意的计算结果,甚至优于以往采用密网格的模拟结果.

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矩形微槽道气体流动的速度分布 杨学军, 蒋建政, 樊菁 2007, 24(2): 181-186.  摘要 ( )   PDF(283KB) ( )   矩形微槽道的各个流向截面可以局部近似为平面Poiseuille流动,应用信息保存(IP)方法和直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法计算了从连续介质区到自由分子流区的平面Poiseuille流动,利用其结果对Beskok-Karniadakis公式和质量流率动理论因子进行修正和重新拟合,给出在整个稀薄气体流动领域都适用的微槽道气体流动速度分布.

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确定地下水污染强度的一种改进的遗传算法 范小平, 李功胜 2007, 24(2): 187-191.  摘要 ( )   PDF(284KB) ( )   应用反问题方法探讨山东淄博市张店区沣水南部区域地下水中硫酸盐的年入渗强度的数值反演问题.基于最佳摄动思想提出一种改进的遗传算法,数值试验表明了该算法的可行性和有效性.将该算法应用于实际问题的求解,计算结果与实际部门的估算值基本吻合.

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几何因子对波纹通道内稳态流动与换热的影响 谢公南, 王秋旺, 曾敏, 罗来勤 2007, 24(2): 192-196.  摘要 ( )   PDF(312KB) ( )   采用曲线坐标系下压力与速度耦合SIMPLER算法,数值研究了一种波纹通道内周期性充分发展的稳态层流流动与换热情况,流动Re数的范围为20-500,Pr数为0.7.计算考察了不同Re数、纵宽比γ及纵横比φ对换热与阻力的影响.计算结果表明,Re数、纵宽比γ及纵横比φ较小时流体不出现任何回流;整体Nu数及fRe数随着Re数,纵宽比γ及纵横比φ的增加而增加,换热增强,但同时流动阻力增加.其计算结果可为波纹通道的设计提供参考依据.

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变形双重介质分形油藏非达西流动分析 马晓丹, 同登科, 马华伟 2007, 24(2): 197-202.  摘要 ( )   PDF(292KB) ( )   考虑与实际生产相符的介质的双重特性和分形特征,并考虑介质的变形,引入双重分形介质渗透率模数,建立应力敏感地层双重分形介质系统的流动方程.采用Douglas-Jones预估-校正法获得无限大地层定产量生产时变形双重分形介质模型的数值解和无限大地层定压生产时分形介质双孔模型的数值解,作出了典型的压力曲线图版.

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权基本无振荡格式求解图像恢复问题 石玉英, 常谦顺 2007, 24(2): 203-210.  摘要 ( )   PDF(420KB) ( )   详细描述权基本无振荡格式解决基于全变分方法的图像恢复问题,考虑高斯核和不同的边界条件.采用权基本无振荡格式、维纳算法、权基本无振荡格式和维纳算法的联合三种方法对恢复问题进行数值试验,并对结果进行比较.试验结果显示权基本无振荡格式和维纳算法的联合方法的有效性.

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波动方程角度域偏移成像 陈生昌, 马在田, WU Ru-Shan 2007, 24(2): 211-216.  摘要 ( )   PDF(596KB) ( )   在共炮集数据的波动方程深度偏移成像中,利用常规的波场传播算子进行检波点波场和震源波场的向下传播,在各个深度层借助波场的窗口Fourier框架展开,得到局部角度域的检波点波场和震源波场,然后应用偏移成像原理,提出了共炮集数据的波动方程角度域偏移成像方法.通过角度域偏移成像,可以得到地下成像点处的角度域成像矩阵以及共地层倾角偏移成像剖面和共反射角偏移成像剖面.也可为基于偏移成像的后续处理方法技术,如振幅随角度变化分析处理、角度域共成像道集提取和角度域速度分析,提供基础资料.以陡倾角模型和国际标准的Marmousi模型为数值试验例子,验证了波动方程角度域偏移成像方法的正确性和有效性.

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多边形单元平均值插值的误差估计及应用 王兆清, 李淑萍 2007, 24(2): 217-221.  摘要 ( )   PDF(294KB) ( )   对多边形单元上平均值插值的误差进行分析,利用平均值插值形函数的性质和二元函数的Taylor展开式,证明平均值插值的误差估计不等式.给出平均值插值应用于凸域温度分布插值近似的算例,数值算例表明平均值插值能够表现出区域温度分布的特征.

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一维亚铁磁混合自旋链的磁特性的Monte Carlo模拟 沈双娟, 蒋丽钦, 杨艳敏, 冯倩, 黄志高 2007, 24(2): 222-226.  摘要 ( )   PDF(310KB) ( )   基于一维自旋链模型,采用Monte Carlo方法对具有反铁磁相互作用的自旋-1和自旋-3/2交替混合的亚铁磁系统进行模拟计算,研究单离子各向异性对系统磁特性的影响.模拟结果发现:基态时系统的磁化强度在外加磁场作用下呈现出阶梯状,并获得了自旋-1和自旋-3/2交替混合的亚铁磁系统相图.最后,通过对系统能量和自旋组态的研究,解释了该系统中出现的阶梯效应和相图.

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多波长宽带拉曼放大器的优化设计 常建华, 王婷婷, 陶在红, 张明德 2007, 24(2): 227-233.  摘要 ( )   PDF(458KB) ( )   简化多波长宽带拉曼放大器功率耦合方程,利用多步平均功率法进行数值计算得到密集波分复用系统信号的合成拉曼增益.对传统的模拟退火优化算法进行改进,并应用于宽带拉曼放大器增益谱的优化设计.提出新的目标函数,综合考虑增益带宽、开关增益、增益平坦度等特征参数.基于该简化模型和优化方法研究多泵浦光源的个数、输入功率和波长分布对信号拉曼增益的影响,揭示拉曼放大器增益带宽、开关增益、增益平坦度、泵浦数目等主要参数之间的内在联系.仿真结果显示,信号平坦增益带宽Δλ随着泵浦数的增多显著加宽,随开关增益的提高和平坦度的增加明显变窄.

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蛋白质折叠的非格子模型 谭晓超, 何红波, 李义兵 2007, 24(2): 234-238.  摘要 ( )   PDF(347KB) ( )   用粒子群算法对蛋白质的简化模型进行研究,体系中各原子间的相互作用由一物理势表示.通过全局优化体系的势函数得到蛋白质的结构数据,与实验测得的结构数据之间的均方根偏差RMSD为6.12Å.记录了能量最小值及回转半径随程序运行步骤的变化以及RMSD值与最低能量值的分布关系,这些结果反映了蛋白质折叠的一些基本特征.

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抛物方程显隐修正迎风区域分裂差分法 李长峰, 袁益让 2007, 24(2): 239-246.  摘要 ( )   PDF(365KB) ( )   给出抛物方程一种有效的区域分裂差分格式,提高了计算效率.对一阶项采用二阶迎风差分格式,内边界点和各子区域分别采用显隐差分格式.在较弱的稳定性条件下,得到离散l2模误差估计结果.最后给出具体的数值算例,以验证方法的实用性.

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通用二维半导体器件模拟软件的设计 贡顶, 王建国, 张殿辉, 张相华, 韩峰, 童长江, 张茂钰 2007, 24(2): 247-252.  摘要 ( )   PDF(309KB) ( )   介绍自行研制的通用二维半导体器件模拟软件GSS,该软件的求解器同时实现了漂移扩散模型和流体动力学模型,可对多种材料、不同结构的器件进行稳态和瞬态计算.作为算例,应用该软件对NPN三极管和MESFET管进行了数值模拟,给出了IV曲线、电子密度分布和温度变化等.