计算物理

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张建忠, 周玉美, 王鼎盛

2000, 17(5): 467-475.

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采用线性化缀加平面波能带方法,研究了典型二元化合物NiAl,SiC,GaAs,MgS和NaCl的晶体总能和内聚能,着重考查了二元素Muffin-tin半径的选取对各晶体总能和内聚能的影响。计算结果表明,对NiAl合金,Muffin-tin半径的变动几乎不改变其晶体总能;组元原子的共价键半径可以作为共价键晶体如SiC和GaAs的Muffin-tin半径;但是,元素的离子半径不适合于作为具有较强离子键合的离子性晶体如MgS和NaCl的Muffin-tin半径,因为这时阳离子有较多的芯电子溢出Muffin-tin球。通过选取适当的Muffin-tin半径,对如上化合物计算得到的内聚能与实验结果符合。

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高维预条件子的填充技术

刘兴平, 莫则尧, 彭力田

2000, 17(5): 476-482.

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给出了高维问题差分离散后形成的大型稀疏线性代数方程组预条件子的填充技术,讨论了填充与加速效率、计算量的关系。并把这一技术在实际应用问题中进行检验。

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计算应力强度因子的离散分离变量法

韩厚德, 黄忠亿, 包维柱

2000, 17(5): 483-496.

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提出一种用于数值求解带有一条边界裂纹的多角形区域上的Navier's方程组边值问题的半离散方法。做一个适当的坐标变换后,将原边值问题化为半无限长条上的不连续系数问题。将其半离散化以后,等价于一个常系数常微分方程组的边值问题。进一步,用直接法来求解这个边值问题,便得到原问题的半离散近似解。值得指出的是,这个用分离变量形式给出的半离散近似解自然地具有原问题的奇性。数值例子显示,用该方法可以很方便地计算出在裂纹顶端的应力强度因子的近似值。

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二维非结构自适应多重网格的Euler方程解

王平, 朱自强, 吕晓斌

2000, 17(5): 497-503.

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将原来在结构网格中提出的AUSM⁺(Advection Upstream Splitting Method)格式,推广应用于二维非结构网格中。利用格林-高斯公式对控制体内的变量进行线性重构,获得空间二阶精度,并采用Barth型限制器以抑制数值解的振荡。为提高计算效率,采用了自适应多重网格法。在生成非结构网格时,采用了一种新颖的数据结构——数组链接表。最后给出了NACA0012翼型和带10%鼓包的管道流动的几个Euler方程的算例,并进行了分析比较。

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非Maxwell电子速度分布对受激散射的影响

张家泰

2000, 17(5): 504-510.

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从考虑动理学效应的受激散射不稳定性的线性理论出发,对于n=2的Maxwell分布函数直到n=5的饱和情况的超高斯分布函数,计算了电子等离子体波和离子声波的频率和阻尼率。对受激喇曼散射和受激布里渊散射进行分析,结果表明,在激光高Z等离子体中,或者在具有激光热斑的中等Z等离子体中,电子等离子体波的阻尼率降低很多,离子声波的频率比Maxwell分布情况升高约15%。这些结果可和实验进行比较。

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抛物型方程的演化参数识别方法

熊盛武, 李元香, 康立山, 陈毓屏

2000, 17(5): 511-517.

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给出了一种利用演化计算方法求解微分方程中的参数识别类型反问题的方法。该方法把参数识别问题转化为泛函的优化问题用演化算法来求解,指定待定参数的函数类形式,用遗传算法(Genetic Algorithms)来演化待求参数的最优估计值,并将该方法运用于线性扩散方程和拟线性对流扩散反方程反问题的数值模拟中。

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机翼跨声速非定常绕流I_A型反命题变域变分有限元解

郭加宏, 刘高联

2000, 17(5): 518-524.

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以文[1]提出的二维振荡机翼含激波跨声速非定常绕流I_A型反命题变分原理为基础,构建求解I_A型反命题的有限元解法。构造了三维时空可变节点有限元来捕获自由尾涡面和翼面几何形状,跨声速流中的激波用人工密度法捕获。在远场边界上采用简化的无反射边界条件,新型非定常Kutta条件被用于处理尾缘条件。用该方法,根据翼型跨声速非定常绕流翼面压力分布求解I_A型反命题,得到了NACA64A010翼型的几何形状,计算结果令人满意。

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MCMGP₃三维多群P₃近似蒙特卡罗中子输运程序基准检验

邓力, 谢仲生, 张建明, 李树

2000, 17(5): 525-531.

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三维多群P₃近似Monte Carlo中子输运程序MCMGP3是为反应堆临界安全计算设计的,它是从连续点截面中子-光子耦合输运Monte Carlo程序MCNP发展而来,程序用多群截面代替了MCNP程序的连续点截面,但保留了MCNP程序的几何处理能力,计数能力和降低方差技巧及图形功能。能群数可扩展,使用宏观截面或微观截面均可,中子角分布采用P₃近似和广义Gaussian求积。多个基准问题结果显示,MCMGP3程序结果与其它方法计算结果符合很好,计算还表明在同样计算精度下,MCMGP3程序的计算时间较MCNP程序少得多。此外,MCMGP3程序还实现了与WIMS程序的连算,可作反应堆全堆数值模拟。

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弹体级间分离流场特性的数值模拟研究

周伟江, 白鹏, 马汉东

2000, 17(5): 532-536.

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用数值方法模拟了超声速弹体级间分离流场,给出了不同级间距离时几种典型的流场结构,两类典型的流态与实验观察一致。级间距离较小时,级间区为死水区,前体阻力为负,出现典型的"后体效应"现象;距离较大时,内外流之间出现很复杂的干扰波系,一定的分离距离后,后体前缘分离流动区前出现正激波,后体的干扰基本被隔绝。

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GMRES算法在二维定常无粘流计算中的应用

宁方飞, 徐力平

2000, 17(5): 537-547.

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发展了GMRES算法的两种不同预处理方法求解二维无粘流体动力学方程组。在保证计算效率的基础上,采用了一种减小内存需求的途径。用两个算例对GMRES算法以及两种不同的预处理方法进行分析,同时与DDADI方法进行比较。通过对NACA0012有攻角超临界流动以及GAMM通道超音流的计算,表明两种预处理下的GMRES算法都具有收敛速度快的优点,LUSGS预处理方法略优于ILU预处理方法。

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油气藏三维三相组分模型软件研制与应用

叶继根, 吴向红

2000, 17(5): 548-552.

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提出了一种对压力和饱和度隐式、组分摩尔分数显式的部分隐式组分模型求解方法。该方法所需联立求解的方程组数量少,且兼有全隐式收敛性好的特点。通过与引进软件用相同地质模型、PVT资料对柯克亚X₅¹(3)凝析气藏循环注气进行模拟对比研究,验证了自编的部分隐式组分模型软件计算结果的可靠性,标志着自主版权的组分模型软件已经开始走向成功。

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海水温度垂直分布预报数据同化的离散伴随算子法

何柏荣, 马继瑞, 韩桂军, 李冬

2000, 17(5): 553-559.

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以一维水温模型为例,利用伴随算子法进行海洋观测数据同化,以便给水温的数值预报提供一个较准确的初始场。讨论了离散伴随算子法的思想,最优化过程,计算水温方程和伴随方程的差分格式,并图示描述水温场的初始猜测和同化后的分布。

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中子辐照诱生F₃聚集心对刚玉晶体光吸收谱影响研究

陈军, 林理彬

2000, 17(5): 560-564.

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利用嵌入原子簇模型结合F心的类H离子波函数,研究了α-Al₂O₃晶体中F₃聚集型色心存在时,晶体的能带结构、态密度、Mulliken电荷布居的变化,讨论了色心的光学吸收跃迁模式。结果表明,由于F₃聚集心的存在,在α-Al₂O₃晶体的禁带中引入了1个单能级和1个双重简并色心能级,产生了一个3.54eV的从色心能级到导带底的新的吸收跃迁。与中子辐照后的刚玉晶体的光学吸收实验结果比较,实验测得的0.356μm(3.483eV)处的吸收峰是由于F₃聚集心的电子的吸收跃迁所引起的。同时发现F₃聚集心的格点处的电荷布居比单F心格点处的电荷布居小。

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常微分方程边值问题的局部精确数值方法

牟宗泽, 龙永兴, 彭点云, 缪敬, 黄林

2000, 17(5): 565-572.

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基于微分方程系数结构特征和解函数的特殊性质,提出了求解常微分方程边值问题的局部精确数值方法,构造出了三种新的差分格式,即指数型差分格式、振荡型差分格式、指数-振荡型差分格式。这些格式能很好地描述微分方程具有大梯度、窄剪切层、剧烈振荡等特殊性质的解。对一些被公认为困难的数值问题,如奇扰动微分方程、刚性微分方程、具有剧烈振荡解的微分方程、具有转向点的微分方程等,应用该方法可得到理想的数值结果。理论与数值实验都表明,这种新方法具有十分明显的优点,能解决一些用现有方法无法圆满计算的数值问题。

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应用自适应遗传算法的气动优化设计

王晓鹏, 高正红

2000, 17(5): 573-578.

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对简单遗传算法(SGA)加以改进,形成了气动优化设计中的自适应遗传算法(SAGA)。采用实数编码来表示种群中的个体,不需要进行二进制的编码和解码操作,并针对具体问题设计了杂交和变异算子,提高了优化设计的质量和效率。最后分别以翼型和机翼为例,应用自适应遗传算法对跨音速翼型和机翼的升阻比进行优化设计。

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侧钻井压力分析的边界元法及储层伤害的评价

向开理, 郭建春, 李允

2000, 17(5): 579-587.

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随着侧钻井的增加,非均质油藏侧钻井的压力动态特征和对储层伤害进行评价已变得越来越重要了。为了研究在非均质油藏中侧钻井的压力动态,建立了三维非均质油藏侧钻井的不稳定渗流数学模型。用边界元方法求得模型的解并分析了压力动态特征。通过拟表皮系数、无因次污染半径、无因次井筒储积系数和污染区渗透率等参数的合理组合,绘制了能用于侧钻井储层伤害评价的典型曲线。并对辽河油田某侧钻井的压力恢复试井数据进行了拟合。

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架空输电线防振锤安装位置的工程计算

何晓雄, 李合琴

2000, 17(5): 588-592.

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防振锤被广泛用于架空输电线以耗散微风振动的能量,减轻微风振动的强度,保护架空输电线免受疲劳损害。根据架空输电线微风振动的特点,建立数值计算模型,通过计算振幅比,确定防振锤安装位置,供架空输电线微风振动防振设计和施工时参考。

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