计算物理

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符鸿源, 王贻仁, 张锁春

1992, 9(4): 335-338.

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中国核学会计算物理学会自1982年8月成立以来,已经历了十个春秋。十年来,学会认真贯彻党的基本路线和"百花齐放、百家争鸣"的方针,充分发扬学术民主,坚持实事求是的科学态度和优良学风,团结全国广大的计算物理工作者,面向现代化建设、面向世界、面向未来,为繁荣我国的计算物理,为促进我国科学技术的发展,促进科学技术的普及和推广,促进科技人才的成长与提高,为振兴中华,加速社会主义四个现代化建设作出了积极贡献。

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计算物理学会活动大事记(1981-1991)

张锁春

1992, 9(4): 339-342.

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1981年7月24日至8月13日,中科院应用数学研究所副所长秦元勋教授应"应用数学与力学"杂志和贵州省人民政府联合之邀请,在贵阳举办全国性的"计算物理学"讲座。到会代表112人。

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面向对象的程序设计

张淑誉, 郝柏林

1992, 9(4): 343-345.

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面向对象的程序设计已经变得同七十年代的结构程序设计一样重要。本文以多窗口管理系统,地震活动性分析系统和常微方程定性分析系统为例,说明OOP与计算物理的关系,并简单介绍了OOP的主要工具C++语言。

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高速科学计算与大规模并行机

李国杰

1992, 9(4): 346-350.

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本文分析了高速科学计算中的"巨大挑战(Grand Challenges)"问题对大规模并行处理(MPP)系统的需求,比较了向量机与MPP,介绍了MPP的发展现状及关键技术,最后扼要地论述了并行计算模型、并行算法与并行程序环境。本文的目的是促使计算物理学者重视并行算法和并行科学计算软件的研究。

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保辛结构的哈密顿方程计算方法

秦孟兆

1992, 9(4): 351-353.

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简单介绍关于辛几何和哈密顿力学某些概念和事实。并介绍一些简单常用的各种各样辛差分格式。

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核爆火灾蔓延的数值模拟

张锁春, 雷光耀, 王贻仁, 黄维章

1992, 9(4): 354-356.

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简述了在计算机上数值模拟核爆时引起的火灾对城市建筑烧毁的情况,并利用日本广岛积累的数据,对简单的模型作了数值试验,得到一些定性结果。

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分层界面上声波反射折射的计算机模拟

杨吉生, 杨光

1992, 9(4): 357-358.

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本文将有限元法同人工透射边界的处理方法结合起来,首次以一种网象清楚、过程简单、适应性强的计算方法对不同介质分界面处声波的反射、折射、传播进行模拟,对简单问题与解析解对比,得到初步满意的结果。

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气体渗碳工艺中二氧化碳控制碳势模型

杨绍华

1992, 9(4): 359-360.

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本文建议了一种气体渗碳工艺中二氧化碳控制碳势模型,其数值结果与实验结果一致。本模型及数值方法已用于实际过程。

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含油气盆地三维问题的计算机模拟及其数值分析

袁益让, 羊丹平, 王文洽

1992, 9(4): 361-365.

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盆地演化史的计算机模拟,就是在计算机上再现盆地的地质和热力学的发育演化过程。盆地模拟的数学模型是一组关于地层超压和古温度的非线性偏微分方程初边值问题。本文给出三维问题的数值解法、模型问题的稳定性分析和数值实例。结果表明,计算得到的地层超压和古温度合理,有很强的物理特性。

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LHD部件失效机理的数值计算

罗吉庭, 张全虎

1992, 9(4): 366-366.

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LHD是由氢化锂做成的部件,该部件的失效是一种渐变性的失效。涂有防潮层的LHD部件经长期贮存由于潮解而使其品位降低,已有大量检测数据,经统计和分析知:(1)其物理品位随时间变化:S(t)=a+be^-et;(2)品位变化快慢,与材料稀密程度、防潮层厚度有关;(3)潮解的程度,部件表面较为明显,内部基本不潮解。

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内燃机轴系非线性扭转振动响应计算

柳贡民, 张志华, 王芝秋, 刘志刚

1992, 9(4): 367-370.

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逐步积分法可以用来解决非线性扭转振动问题。本文结合内燃机轴系的特点,对各类逐步积分算法进行分析,指出隐式的纽马克法和威尔逊法是解决扭振问题的最佳算法。文中并行采用这两种算法编制了内燃机轴系非线性扭转振动通用计算程序,并给出两个算例。

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实数型格子气模型及方柱绕流的模拟

施卫平, 胡守信

1992, 9(4): 371-372.

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在4Bits的HPP格子气模型基础上提出了用实数表示节点每一速度方向的粒产密度的实数型HPP模型,建立了粒子碰撞的运算关系式(代替碰撞规则),用此方法对方柱绕流问题进行了计算并介绍了边界条件的处理方法,计算结果较好地反映了真实流动特性。

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考虑重力的格子气模型

刘志, 胡守信

1992, 9(4): 373-374.

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本文提出一种模拟重力的格子气模型。估算了重力的平均值并得到相应宏观参数k。当0≤k≤0.02时,得到的压力分布与理论上的线性分布是符合的。

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自由圆锥壳的弹塑性大变形

归心根

1992, 9(4): 375-376.

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本项工作是用ABAQUS程序对受瞬间压力作用的自由圆锥壳做数值模拟解,求得了在几毫秒时间进程中较为详细的物理图象。

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塑料导爆管的数值计算(Ⅰ)

种连荣, 黄敦

1992, 9(4): 376-376.

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自七十年代塑料导爆管问世以来,很少有人通过数值计算研究塑料导爆管点燃延期雷管中延期药的机理,本文作者计算了两种长度的塑料导爆管,给出了一些定量的结果,主要有:一、塑料导爆管与延期雷管连接处的压力和密度在某一时刻达到峰值后,逐渐下降。其峰值大小与导爆管长度有关。二、当塑料导爆管中爆轰波遇延期雷管端面反射后形成的激波末传到导爆管外时,虽然连接处的压力下降,但是积分∫_t₀^t(p-1)dt仍然上升。三、通过对数值结果的分析,在一定的假设下,我们给出了连接处的压力、密度在峰值过后的渐近解。

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球形封闭容器中粉尘爆炸特性的数值分析

丁大玉, 范宝春, 汤明钧

1992, 9(4): 377-381.

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本文采用拉格朗日变换、物理分裂法和自适应网格技术等数值方法,扩大了计算域,对20升球形容器中铝粉爆炸全过程进行了数值计算。计算结果与可测量的实验结果符合较好。

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跨音速小扰动方程的多重解

施发树, 董松野, 于守志

1992, 9(4): 381-381.

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本文利用Engguist-Osher格式离散跨音速小扰动方程(TSD)和边界条件,选择不同初场计标绕NACA0012翼型二维定常位势流场,同时,用Murman-Cole非守恒和守恒两格式计算并进行了比较,着重用数值实验进一步探讨多重解问题,发现并总结出下列几点很有参考价值的规律和现象。

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任意非正交坐标系统中对流扩散问题的数值计算

陈汉平, 石正军

1992, 9(4): 382-386.

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PDF(372KB) ( )

本文导出了三维非正交坐标系中对流扩散通用微分方程的有限控制体积分表达式,其中取控制体界面曲线坐标分速为对流输运速度,取控制体中心直角坐标分速为动量方程主变量。最后给出了二维偏心环和三维偏心球复杂几何域内的自然对流算例。

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密实炸药床跨音速两相反应流的数值模拟

姜羲, 王荪源

1992, 9(4): 387-392.

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本文建立了密实炸药床跨音速两相反应流的二维非定常连续介质数学模型。将SIMPLE型的数值计算方法引入到密实炸药床燃烧转爆轰跨音速流动过程的数值计算中,其中对跨音速流动的处理和可压缩两相流压力校正方程的建立提出了改进方法。以无起爆药雷管作为算例。结果表明,本法较好地克服了跨音速两相流数值解中通常出现的数值振荡现象。

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群墩上的随机波浪力

陶建华, 窦新玉

1992, 9(4): 393-394.

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本文用建立传递函数的方法,通过入射波浪谱(方向谱)得出群墩上作用力谱及特征值。入射波浪频谱采用JONSWAP谱,方向分布函数为平方余弦函数。计算了2至4墩各种排列情况下群墩力系数。可供工程设计使用。对单墩单一方向频谱进行计算的实验资料的对比,符合良好。

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电力系统奇阶次谐波分叉的数值模拟

赖定文

1992, 9(4): 395-398.

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本文用Runge-Kutta方法与Galerkin方法揭示了电力系统中一些鲜为人知的物理理过程。例如低频谐振与磁滞回环的变异之间的联系;次谐波分叉的两极分化;分频谐振与基频谐振共存的频率范围等等。

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热圆柱绕流的数值模拟

汪箭, 陶正文, 雷云龙, 范维澄

1992, 9(4): 399-401.

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在正交曲线贴体坐标系下,尝试运用流体力学和传热学的基本方程,对不同R_e数下冷态和热态圆柱绕流问题进行了数值模拟,并把计算结果和实验数据进行了比较,相互是一致的。

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二维Rayleigh-Benard对流的直接数值模拟

刘宏, 傅德薰, 马延文

1992, 9(4): 402-406.

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本文采用文献[7]中给出的迎风紧致格式对两平行平板之间的二维热对流问题进行了数值模拟。以二维的Boussinesq方程组作为控制方程在等距网格上进行计算。本文中给出Prandtl数P_r=1,一系列Rayleih数下的计算结果。为了研究有限长区域内的Rayleigh-Benard对流动运动规律,计算区域左右两端采用绝热壁面条件。本文中研究了不同长宽比对Benard对流运动规律的影响。对于不同长宽比的Benard对流,计算中都得到了沿水平方向按一定周期性规律分布的二维涡。由流场中最大无量纲速度随Rayleigh数变化规律可推出临界Rayleigh数在1700左右,这一结果与理论值相符,计算得到的流动图象与实验图象一致。

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房屋建筑节能模型及其计算

张立存, 许辉

1992, 9(4): 407-409.

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在非稳定传热理论基础上,采用现代计算物理方法,建立了适用的物理模型和数学模型,给出了合理的定解条件,编制了计算机软件,在VAX11/785机上进行了数值计算,结果表明,郑州地区冬季不采暖,室温可达14℃。

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奇摄动拟线性弱耦合系统解的估计

沈连山

1992, 9(4): 410-410.

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本文研究奇摄动拟线性系统边值问题#br#εY"=F(t,y,ε)Y'+g(t,y,ε),(0≤t < 1)#br#Y(0,ε)=A(ε),Y(1,ε)=B(ε)#br#其中,Y,g,A,B都是n维向量,F(t,Y,ε)是n×n阶对角短阵,Y',Y"是关于变量t的导数。

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水坝渗流自由边值问题的解法

战同胜

1992, 9(4): 411-412.

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本文给出一个变换,它将水坝渗流自由边值问题化为一个矩形(二维情况)或长方体(三维情况)区域上的拟线性椭圆型方程组的固定边值问题。它很容易用有限差分方法及SOR算法求解。本文方法适用于二维、三维以及有排水井的情况。

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点列图能量分布曲线和几何光学传递函数

王琦

1992, 9(4): 413-414.

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本文对光学系统的点列图和能量分布曲线以及几何光学传递函数给出数值计算方法,这些方法节省很大计算量。

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求解本征值问题的改进边界元法

宋斌, 傅君眉

1992, 9(4): 415-416.

摘要 ( )

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本文提出了一种求解本征值问题的改进边界元技术,它是将Laplace方程对应的基本解用于Helmholtz方程,从而使形成的边界元方程不隐含本征量,这样大大降低了对计算机内存的要求,并提高了求解速度。

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三峡梯级水电系统多地区输电短期经济运行网络模型及算法

段虞荣, 徐明德, 刘建华

1992, 9(4): 417-422.

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以三峡梯级水电系统为背景,建立了多地区输电的梯级水电系统短期优化运行的网络模型,采用线性与非线性最小费用流相结合的方法进行梯级间的负荷分配;数据结构采用面向弧表示的最短路算法,速度快,内存小。整个算法用FORTRAN语言编程在IBM PC/XT机上试算,结果较满意,验证了模型和算法的正确性。

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求解三维欧拉流的隐-显式格式/及改进的三维LU算法

王保国, 卞荫贵

1992, 9(4): 423-425.

摘要 ( )

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本文提出两种快速求解欧拉方程组的方法:一种是将三维离散成多个二维问题求解的隐-显式格式即对每个二维问题采用高分辨率的LU隐式杂交格式求解,而另一维采用显式扫描迭代;另一种是将Jameson的LU算法作了改进,使之变为耗散型格式。典型算例表明,两种格式数值计算稳定,收敛速度较快,捕捉的激波分辨率较高。

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原子-分子非弹性散射的精确量子力学计算

任廷琦, 王明泉, 丁世良

1992, 9(4): 426-428.

摘要 ( )

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在相互作用表象中建立了原子-分子非弹性散射的含时量子计算方法,并验证了该方法具有较高的精度和计算效率。

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无初始条件扩散问题的差分数值解法

王如云, 方保镕

1992, 9(4): 429-430.

摘要 ( )

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对无初始条件扩散问题设计了一种二层五点显式差分格式,不仅允许时间步进长度△t较大,而且格式精度达到O(△t³,△x⁶)。

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特殊函数的数值计算综述

张善杰

1992, 9(4): 431-436.

摘要 ( )

PDF(423KB) ( )

本文首先介绍了在科技工作中常遇到的各类特殊函数,以计算Bessel函数和椭圆积分为例,讨论了在计算大多数特殊函数中所遇到的有关算法的一些共性问题。如采用小宗量级数展开式,大宗量渐近式,多项式近似,递推法,迭代法计算等。最后还讨论了计算某些特殊函数的零点及其它有关数值计算问题。

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解二维涡度方程的带有单向限制算子的Fourier-Chebyshev拟谱方法

郭本瑜, 李健

1992, 9(4): 437-439.

摘要 ( )

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近年来,谱方法和拟谱方法飞速发展起来,它为流体力学偏微分方程数值解提供了又一强有力的工具。谱方法的稳定性较好,但计算量大,而拟谱方法计算量较小。对于一般的解线性偏微分方程,拟谱方法可能造成不稳定性,即产生所谓混迭效应。为克服这一缺点,郭本瑜等提出了一种用限制算子达到滤波效果的拟谱方法,并得到了很好的数值结果。

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模糊聚类正交方法若干结果

杨泮池

1992, 9(4): 440-440.

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本文提出一个新的模糊聚类方法:正交法,这种方法基于如下正交聚类原则:记截矩阵R_λ=(α₁,α₂,…,α_n),其中列向量α_j=(α_1j,α_2j,…,α_nj)^T,所谓向量α_i,α_j正交,指内积(α_i,α_j)=0。

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求解非定常热传导问题的Norsette法

程赫明, 王洪纲, 陈永进

1992, 9(4): 441-442.

摘要 ( )

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用Norsette法求解非定常热传导,有效地解决了数值解中出现的数值跳跃问题。

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若干高精度恒稳的半显式差分格式

曾文平, 王子丁

1992, 9(4): 443-444.

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本文构造了解色散方程u₁=au_xxx的若干三层恒稳的半显式差分格式。第Ⅰ、Ⅱ类格式的局部截断误差的阶为O(τ²+h²+(τ²)/(h³));而第Ⅲ、Ⅳ类格式的局部截断误差的阶为O(τ²+h⁴+((τ)/(h))²+τh)。用判别稳定性的Von Neumann准则可证明:第Ⅰ、Ⅱ类格式及当参数α≤1时的第Ⅲ、Ⅳ类格式都是无条件稳定的,并且当必须的边界条件给定时它们可以显式地进行计算。

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关于PCG迭代矩阵特征值近似计算

茹向阳, 雷光耀

1992, 9(4): 445-447.

摘要 ( )

PDF(227KB) ( )

对于预处理共轭梯度法,本文给出其迭代矩阵AM^-1与三对角阵B_s之间的关系,并对B_s的特征值分布作了分析,进而得到关于AM^-1特征值的一些性质。通过算例对两者的特征值及条件数进行了探讨。

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解二维抛物型方程的两个高精度显式差分格式

曾文平

1992, 9(4): 448-450.

摘要 ( )

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本文提出解二维抛物型方程的两层及三层的高精度显式差分格式。

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油水两相三维驱动问题差分有限元混合数值模拟方法

羊丹平

1992, 9(4): 450-450.

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油水两相驱动问题的数学模型是一类退化的抛物型方程组的初边值问题。已有的方法均单一地使用差分方法或有限元方法。差分方法格式简单,但难以处理非规则区域问题。有限元方法适于处理不规区域,但对区域,但对于三维问题因其复杂性而很少为工程中采用。考虑到油藏区域通常是宽度大大超过厚度的板状区域,本文提出一类新的数值模拟方法-差分有限元混合离散化方法,即沿纵向采用小尺度差分方法。沿横向采用大尺度有限元方法。

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矩阵方程AXB-CXD=E的数值解法

吕烔兴, 汪晓虹

1992, 9(4): 451-454.

摘要 ( )

PDF(227KB) ( )

本文导出了矩阵方程AXB-CXD=E的解的有限代数表达式,并给出相应的数值解法。最后给出了二个数值例子。

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矩阵向量乘积的向量化EBE计算方法

邓绍忠, 周树荃, 高科华

1992, 9(4): 455-460.

摘要 ( )

PDF(384KB) ( )

本文以L.J.Hayes 1986年的工作^[1]为基础,给出了一个有限元结构分析中,当不形成总体刚度阵而计算它与向量乘积的向量化算法。将之用于迭代求解有限元方程组的数值试验结果表明,算法是有效的。

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Neumann边界条件的处理对差分解逼近精度的影响

黄维章, 张锁春

1992, 9(4): 461-463.

摘要 ( )

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本文以一维对流扩散方程为例,较系统地论证了Neumann边界的差分处理对差分解逼近精度的影响。并从数值上考察了Neumann边界的差分处理对二维Poisson方程差分解的影响。结果表明:O(h)格式可能导致一阶精度的差分解,也可能导致二阶精度的差分解;而O(h²)和O(h³)格式产生的差分解只有二阶精度。

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有限体积元和多重网格法求解不可压Navier-stokes方程

顾丽珍, 包维柱

1992, 9(4): 464-468.

摘要 ( )

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用有限体积元(FVE)法离散原始变量稳态不可压Navier-stokes(INS)方程,给出了双线性矩形元FVE离散INS方程的格式。应用FMV多重网格法求解离散方程组,用分布Gauss-Seidel(DGS)松弛法作为光滑器,给出了离散INS方程组的DGS松弛模式。成功地计算了Reynolds数Re≤100的方腔流动模型问题。结果表明1个FMV计算达到了较满意的结果以及FVE法离散非守恒型主项线性化的INS方程的数值解达到守恒型INS离散方程数值解同样的精度。

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波动方程的人工边界条件

曹伟, 陆金甫

1992, 9(4): 469-472.

摘要 ( )

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讨论了求解无限区域内波动方程的人工边界条件问题。利用简单而方便的直接差分方法构造了两个新的人工边界条件。严格地证明了它们的稳定性及其与解析边界条件的相容性。数值结果表明,这些新的人工边界条件在计算中颇为有效。

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含尘离心风机叶轮磨损研究的一种二维边界层求解方法

密柯, 章本照

1992, 9(4): 473-476.

摘要 ( )

PDF(294KB) ( )

推导了考虑旋转、曲率因素影响的二维湍流边界层微分方程,采用此方程求解了离心风机回转面的气流场。采用单相耦合模型,计算了不同粒径,初始位置及速度的粉尘离子在二维叶轮通道内的运动轨迹及粒子对叶片的磨损情况,计算结果表明:用边界层方法研究叶轮磨损较普通的位势流模型,能更好地符合实际情况。本文方法适用于工程计算。

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边界元法及其在太阳物理中的若干应用

余庆, 康锋, 颜毅华

1992, 9(4): 477-478.

摘要 ( )

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介绍了边界元法的基本原理,并应用这种方法解决太阳磁场问题。从而可以直接从测量数据出发分析光球上层的磁场结构。计算结果表明本方法对于了解太阳大气中的物理过程与现象是一个有力的新工具。

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