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2007年, 第24卷, 第4期
刊出日期：2007-07-25 上一期    下一期
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非结构网格上温度扩散方程的能流计算方法 吕桂霞, 沈隆钧, 沈智军 2007, 24(4): 379-386.  摘要 ( )   PDF(380KB) ( )   讨论非结构网格上温度扩散方程的能流计算方法.应用有限点方法(Finite Point Method,简称FPM)导出基于有限点两点公式和三点公式的能流计算公式,该公式适用于任意多边形及非匹配网格等非结构网格;给出网格角点温度新的计算公式.数值试验表明:基于两点公式的离散解和基于三点公式的离散解均具有平方阶的收敛速度;基于三点公式的离散解的精度总优于基于两点公式的离散解.

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并行代数多重网格算法可扩展性能分析 徐小文, 莫则尧 2007, 24(4): 387-394.  摘要 ( )   PDF(507KB) ( )   对当今求解大型稀疏线性代数方程组最有效的迭代方法之一——代数多重网格(AMG)算法的并行计算进行可扩展性能分析.给出一套并行计算可扩展性能分析方法,用于分析和指导并行迭代算法及实现技术的设计与优化并应用于并行AMG算法.分析表明,网格算子的平均模式大小和迭代过程的算法效率分别制约了AMG算法启动阶段和迭代求解阶段并行性能的发挥,成为该类算法急需解决的两个关键问题.

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基于CE/SE方法的二维Euler型多物质流体弹塑性问题计算 王景焘, 张德良, 刘凯欣 2007, 24(4): 395-401.  摘要 ( )   PDF(409KB) ( )   将CE/SE方法推广到二维固体流体弹塑性问题的数值计算,同时结合杂交粒子水平集方法追踪物质界面和合适的边界条件,提出一套完整的二维Euler型流体弹塑性计算方案.通过长钨杆侵彻装甲钢实验的数值模拟,对方法的精度和有效性进行验证.

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有限元程序网格沙漏变形的分析与控制 程俊霞 2007, 24(4): 402-406.  摘要 ( )   PDF(292KB) ( )   分析二维拉氏四边形四节点等参有限元程序存在的网格沙漏变形问题,认为单元刚度矩阵的秩缺陷是沙漏变形的原因,给出一种消除单元刚度矩阵秩缺陷且正交于线性位移场的沙漏控制方法,不仅有效地控制了沙漏变形,而且通过了分片检验.把此种沙漏粘性加入程序后计算多种算例,证明了此控制方法的有效性.

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二维非结构网格有限体积格式的壁热现象和人工热流方法 王瑞利, 林忠, 魏兰, 葛全文 2007, 24(4): 407-412.  摘要 ( )   PDF(398KB) ( )   基于Noh人工热流方法的思想,推导出任意多边形网格人工热流的格式,将Noh的结构网格人工热流方法推广到任意多边形非结构网格的拉氏有限体积方法中,抑制或消除了壁热现象.几个数值实验,包括Noh激波反射问题和两块钢金属碰撞问题,验证了方法的可行性.

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基于小关联时间两相湍流色噪声的近似模型及数值模拟 李昭祥, 徐江荣, 杨忠华 2007, 24(4): 413-418.  摘要 ( )   PDF(352KB) ( )   从一般高斯型色噪声模型出发,通过泛函导数,应用小关联时间,近似计算多维色噪声,得到有效Fokker-Planck方程.将其应用到两相湍流中得到颗粒相的概率密度函数输运方程,从而得到颗粒相的二阶矩模型.将颗粒应力方程简化成代数方程,建立代数应力模型.将对流扩散方程的有限分析法运用到求解两相流模型中,对壁面两相射流进行数值模拟,并将求解结果与实验结果进行对比分析.

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使用混合网格计算非达西渗流 黄丰, 卢德唐 2007, 24(4): 419-425.  摘要 ( )   PDF(365KB) ( )   针对垂直裂缝井的特殊流动模式,从非达西定律出发,建立二维平面的非达西渗流方程.通过建立一组无量纲量,最终得到无量纲的渗流方程及其定解条件.假定外边界为圆形,用PEBI网格及混合网格对求解区域进行网格划分,用有限差分法对无量纲的方程进行离散,最终得到垂直裂缝井的井底压力数值解.根据此数值解并考虑井筒存储和表皮因子的影响,得到真实垂直裂缝井的井底压力.对计算结果的分析表明,使用混合网格求解非达西渗流井底压力相当准确,该方法也适用于水平井等更复杂井型及复杂边界的问题求解.

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基于有限元方法的Kirchhoff板上动态分布载荷的辨识 马晨明 2007, 24(4): 426-432.  摘要 ( )   PDF(399KB) ( )   借助有限元法研究Kirchhoff板上动态分布载荷的辨识问题.为了反演右端载荷,选择板表面的应变作为已知的附加信息.使用基于FFT算法的Laplace数值变换及其逆变换,以方便处理系统的动态行为.根据Kirchhoff板的应变-位移关系得到的线性控制系统是病态的,为此使用Tikhonov正则化和L-curve方法进行求解.数值算例结果表明,载荷反演策略是行之有效的.

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新型快速多极边界元法求解电荷任意分布的二维静电场 何锃, 吕浚潮, 戴呈豪 2007, 24(4): 433-438.  摘要 ( )   PDF(307KB) ( )   在初始快速多极边界元法(FMM)基础上提出一种适合位势问题的新型快速多极边界元格式,并用于求解静电场问题.新型算法引入对角化概念,减少了形成局部展开系数的时间,提高计算效率.最后给出数值算例,证明了新型算法的计算精度及处理大规模问题的速度优势.

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有限周期电磁结构的区域分解快速算法 安翔, 吕志清 2007, 24(4): 439-444.  摘要 ( )   PDF(382KB) ( )   针对有限周期电磁结构,提出一种高效率的有限元分裂与互连算法.把原求解区域划分成若干个子区域,显著地降低了问题的复杂度.根据广义变分原理,采用拉格朗日乘子在子区域之间交换信息,并建立其相应的粗问题.研究子区域系数矩阵的可逆性.通过引入基本子区域,实现可扩展并行计算,且尤其适合于分析光子晶体等有限周期结构.

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MLFMA用于三维电大复杂腔体电磁散射特性的快速计算 罗威, 高正平, 张怀武 2007, 24(4): 445-451.  摘要 ( )   PDF(378KB) ( )   基于迭代物理光学法的多层快速多极子算法可高效、快速求解电大腔体的散射特性,给出混合算法的迭代公式.对工程上常见的弯曲较缓慢的S弯腔体,通过合适的分段结构化分组,避免两组之间存在的部分面元遮挡的情况,应用广义互易积分处理带有复杂终端的腔体.数值计算结果表明,所用方法准确并能极大地提高计算速度.

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四能级增益介质光子晶体激光器的时域有限差分模型与模拟 王宏, 欧阳征标, 韩艳玲, 孟庆生 2007, 24(4): 452-456.  摘要 ( )   PDF(314KB) ( )   基于Maxwell-Bloch方程和速率方程相结合的模型,模拟包括四能级增益介质光子晶体激光器的光学特性.根据FDTD法的基本原理,给出方程的Yee氏离散方程.通过计算电场的时域特性,模拟光子晶体激光器的频谱特性、阈值特性、动力学演化等过程,模拟结果和理论结论一致,检验了该模型的有效性.

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聚合物中多重光散射传导的Monte Carlo数值模拟 马常群, 唐振方, 张杰, 叶勤 2007, 24(4): 457-462.  摘要 ( )   PDF(517KB) ( )   基于米氏散射(Mie scattering)理论,建立填充分散粒子群的聚合物对光散射传导的Monte Carlo数学模型.在此基础上,编写了一套仿真模拟程序.通过模拟单个光子在聚合物中的多重散射运动过程,把问题扩展到以激光束或线状光为入射源,得到在聚合物板块内的光传导情况,并且在计算机上图像化地重现整个物理过程,对输出光强的分布情况进行模拟统计分析.模拟结果表明,利用体散射机制,可以将点光源和线光源转换为平面光输出,输出光的状态可以通过对比计算结果实施有效控制.

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一种模拟热导率的非平衡分子动力学方法 曹炳阳 2007, 24(4): 463-466.  摘要 ( )   PDF(268KB) ( )   提出一种计算热导率的非平衡分子动力学(NEMD)方法,通过构造均匀内热源获得抛物线形温度分布,并基于Fourier导热定律计算热导率,与Müller-Plathe发展的反扰动非平衡分子动力学(RNEMD)方法相比,不仅具有能量动量守恒和收敛性好的优点,还克服了常规NEMD方法中热冷源区域存在局域热力学非平衡的问题,并有模拟系统温差影响小的特点.对液态氩的热导率进行模拟并与RNEMD方法的模拟结果进行对比.

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四种非矩形截面传感波导中的TE波和TM波 韦以明 2007, 24(4): 467-474.  摘要 ( )   PDF(390KB) ( )   用保角变换将非矩形截面传感波导变换成等效矩形截面波导.给出计算等效矩形截面波导的TE模和TM模、电磁场、临界频率、波导壁电流、功率传输和衰减的公式.并给出4种非矩形传感截面波导数值计算的例子.

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梯度分布球颗粒复合介质的介电特性和光吸收特性 谢秉川, 沈廷根, 吴亚敏, 何勤 2007, 24(4): 475-479.  摘要 ( )   PDF(276KB) ( )   研究球形颗粒复合介质沿颗粒半径方向有梯度分布的有效介电响应和光吸收性质,利用微分有效偶极距近似方法计算有梯度分布球颗粒的等效介电常数.数值计算结果表明,对于一般的球形粒子,介电常数随半径按幂指数规律变化时,系统的有效介电常数随指数n的增大而减小;而对金属球形粒子,则存在等离子体共振吸收峰,且随参数mω和mν的增大,其位置将发生红移.这为复合材料的制备提供了一种新的理论依据.

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GanNm+(n=1~8,m=1~2)团簇的结构及稳定性的DFT研究 李恩玲, 马红, 陈贵灿, 王雪文 2007, 24(4): 480-486.  摘要 ( )   PDF(440KB) ( )   用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法在6-31G*水平上对GanN+(n=2~8)和GanN2+(n=1~7)阳离子团簇的几何结构、稳定性和振动频率等进行研究,得到GanN+(n=2~8)和GanN2+(n=1~7)阳离子团簇的基态结构.其中,GanN+(n=2~8)团簇在总原子数≤6时,其几何结构为平面结构,总原子数>6时,其几何结构为立体结构,N原子位于立体结构的中心;GanN2+(n=2~7)团簇在总原子数≤7时,其基态几何结构为平面结构,总原子数>7时,其基态几何结构为立体结构;原子总数为奇数的团簇Ga4N+,Ga6N+,Ga3N2+和Ga5N2+的基态结构较稳定.

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等离子体非相对论性平均原子模型中类氢波函数 郭永辉, 段耀勇, 蒯斌 2007, 24(4): 487-493.  摘要 ( )   PDF(357KB) ( )   详述等离子体中非相对论性平均原子模型的诸方程,给出整个方程系统的求解步骤、数值技巧以及程序设计的具体细节.将变分法和试验势法得到的半解析结果与完全数值解以及略有差异的模型得到的数值解进行比较,指出该模型及其算法的优点和不足.

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基于SCS-PRBG的数字流密码 王兴元, 刘威, 李瑞娟 2007, 24(4): 494-498.  摘要 ( )   PDF(413KB) ( )   针对单混沌系统可能会出现的动力学特性退化的缺陷,基于多混沌系统和开关技术,提出开关控制混沌伪随机比特发生器(Switch Controller Chaos & Pseudo Random Bit Generator,简称SCS-PRBG).通过对SCS-PRBG密钥流及其性能的理论分析,表明该数字流密码具有较好的随机性与安全性,并且在硬件并行计算的环境下可以极大地提高加密速度.实验研究表明本加密算法具有较高的安全性.

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速度限制对交通流的影响 杨先清, 张伟, 仇康, 孙大鹏, 赵跃民 2007, 24(4): 499-504.  摘要 ( )   PDF(503KB) ( )   运用元胞自动机模型研究单车道路面上设立限速区对交通流的影响.计算机模拟结果显示,在交通流与密度的基本图中存在饱和交通流量,其大小取决于限速区的最大速度.限速区的设立导致不同相的分离.在确定性的模型中,当车辆密度较低时,存在两种不同的自由流相;而当车辆密度较高时,出现最大交通流相和自由流相.在随机模型中,车辆密度较高时,出现最大交通流相-堵塞相-自由流.对交通流以及临界密度等量给出一些解析结果.