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2018年, 第35卷, 第1期
刊出日期：2018-01-25 上一期    下一期

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避免人工干预的流体力学Riemann解法器 任健, 沈智军, 闫伟, 袁光伟 2018, 35(1): 1-12.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7630 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(20342KB) ( )   为克服体平均多流管格式（MFCAV）实施中存在人工干预的不足，基于移动网格设计适用于若干实际流场计算的HLLCM格式，该格式可以较好地抑制网格非物理变形，可避免人为调整网格.简化模型算例表明，HLLCM格式保持球对称性，计算结果优于MFCAV格式；应用模型算例表明，在复杂流场、实用状态方程、无人为干预措施的情形，与MFCAV格式相比，HLLCM格式可有效模拟的物理过程时间大幅延长，流场网格品质与能量守恒误差均有较大的改善.

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改进的三阶WENO-Z+格式及其应用 徐维铮, 孔祥韶, 吴卫国 2018, 35(1): 13-21.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7575 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(12882KB) ( )   为改善三阶WENO格式的耗散特性，提高其对流场结构的分辨率，在三阶WENO-Z+格式（WENO-Z+3）基础上，构造不同形式的全局光滑因子，提出一种改进的WENO-Z+3格式（NWENO-Z+3）.选取Sod激波管、双爆轰波碰撞、激波与熵波相互作用、双马赫反射等经典算例，考察该格式的计算性能，结果表明：NWENO-Z+3格式具有更低耗散性和更高的分辨率.数值研究柱形高压气体爆炸波在单舱室和连通舱室内部的传播过程及波系演化.结果表明：改进格式NWENO-Z+3能够较好地模拟包含高压比、高密度比的爆炸波系结构.

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非结构多面体二阶局部保界全局重映算法 徐喜华, 刘娜, 陈艺冰 2018, 35(1): 22-28.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7573 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(4845KB) ( )   提出一种三维非结构多面体二阶保界全局重映算法.在旧网格上选取模板利用最小二乘构造插值多项式，采用凸包算法计算多面体相交部分，最后使用局部保界修正技术修补重映后的越界量.多项数值实验表明这种格式同时具有高精度、高分辨率和高效率的特点.

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二维多相反应流的欧拉数值方法 刘晶晶, 曾现洋, 倪国喜 2018, 35(1): 29-38.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7594 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(7010KB) ( )   本文研究二维多相反应流的数值模拟方法.对于非完全流体，考虑两种状态方程：刚性气体状态方程和JWL（Jones-Wilkins-Lee）型的状态方程.针对这些非完全流体，研究一种混合单元物理量重构法，它由单元内的已知物理量出发，应用单元内不同相的物理量之间的关系：混合密度与各自密度之间的关系、及混合内能与各物质内能之间的关系，再由温度与压强平衡条件，建立关于单变量的非线性方程，对所得方程通过"移动跟踪法"求解，得到单元内的压力、温度及声速等.再利用HLLC解法器，求解各个单元边界数值通量，从而构造一种高效的数值方法.数值结果表明：该算法能清晰地捕捉爆轰波的结构特征，胞格排列有序，三波点的特征明显.

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二维平板间驻波声流的MRT-LBM数值研究 周天, 李学敏, 刘峰 2018, 35(1): 39-46.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7558 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(6188KB) ( )   采用多松弛时间格子玻尔兹曼方法（Multiple Relaxation Time Lattice Boltzmann Method，MRT-LBM）对二维平板间的驻波声流进行数值模拟，模拟结果与Rayleigh流近似解析解相符，研究黏度和板间宽度对驻波声流的影响，得到不同黏度下x=L/4截面无量纲水平速度分布和x=L/2截面无量纲竖直速度分布，板间宽度对边界层内声流区域厚度的影响及驻波声流的形成过程，结果表明MRT-LBM模型能有效模拟驻波声流效应.

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气泡在内置交错矩形肋管道中自由上升的FTM直接数值模拟 卢敏, 董博恒, 张莹, 曾良, 林祥权, 杜鹏 2018, 35(1): 47-54.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7588 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2121KB) ( )   采用直接数值模拟的FTM（Front-Tracking Method）方法研究在重力作用下单气泡在竖直内置矩形肋管内的自由上升.选择矩形肋的肋高、肋距与方管宽度的比值作为管道几何特征值，用莫顿数作为流体特征参数，分析不同肋高、肋距及莫顿数情况下的气泡自由上升，研究不同几何特征及流体参数对气泡运动轨迹的影响.研究表明：在矩形肋片的影响下气泡上升时形状不对称，存在水平方向位移，表现为"蛇形"上升.这种现象与管道几何结构及气泡周围流体性质有关，肋高越大，现象越明显；气泡周围流体的粘度越小，水平方向位移越大.

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分形低渗透缝洞型油藏非线性渗流规律 刘化普, 刘慧卿, 王敬 2018, 35(1): 55-63.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7589 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1795KB) ( )   引入分形理论，建立考虑低速非达西效应的分形三重介质缝洞型油藏数学模型，通过Laplace变换及Stehfest数值反演方法求出井底压力，借助Matlab编程绘制压力动态曲线，划分渗流阶段，分析渗流规律，进行非线性参数敏感性分析.最后结合实际算例，验证模型的正确性.结果表明：分形三重介质油藏渗流过程分为早期纯井储，过渡流，缝洞窜流，拟径向流，基质与溶洞、裂缝窜流及总体径向流6个渗流阶段；低速非达西效应对渗流的影响随时间的推移逐渐增大；启动压力梯度越大，总径向流阶段压力动态曲线上翘幅度越大；分形系数影响整个渗流过程，随着分形系数的增大，裂缝迂曲程度随之增大，致使渗流阻力增加，引起压力动态曲线整体上移幅度增大.

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SAGD循环预热储层温度分析模型 祁鹏, 刘慧卿, 庞占喜, 刘化普, 陈宇 2018, 35(1): 64-70.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7583 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1694KB) ( )   根据矿场实际生产条件，综合考虑沿水平井方向和径向方向的热传导以及水平井部分深入储层的生产特点，建立三维热传导物理模型，并通过无因次化、Laplace变换、分离变量法及Stehfest数值反演等手段进行详细求解.所得结果与CMG软件计算结果吻合程度较高，验证了模型的准确性.分析无因次加热温度与无因次加热时间和无因次加热量的关系，得出径向距离越小、所需加热时间越短，后期所需加热量越多；径向距离越大、开始升温越晚，所需热量越大的结论.所得图版可用于预测相应温度下所需的加热时间和所需的总加热量，为SAGD循环设计提供依据.

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石墨烯/羟基磷灰石复合材料力学性能的数值研究 唐秋明, 甄天熠, 李丹云, 高强 2018, 35(1): 71-76.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7595 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1884KB) ( )   为了研究石墨烯/羟基磷灰石复合材料力学性能（弹性模量和泊松比），开发了石墨烯/羟基磷灰石复合材料的随机分布模型自动生成算法及相应的计算程序；建立石墨烯/羟基磷灰石复合材料的有限元模型，计算添加不同质量分数的石墨烯对复合材料力学性能的影响，通过与实验数据对比验证算法的有效性.结果表明：添加0.25%~1.25%（质量分数）的石墨烯可使复合材料的弹性模量增加12%~50%，表明添加少量石墨烯即能有效地改善羟基磷灰石的力学性能.

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基于平面问题的位移压力混合配点法 王兆清, 徐子康 2018, 35(1): 77-86.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7585 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(777KB) ( )   引入压力变量，将弹性力学控制方程表达为位移和压力的耦合偏微分方程组，采用重心插值近似未知量，利用重心插值微分矩阵得到平面问题控制方程的矩阵形式离散表达式.采用重心插值离散位移和应力边界条件，采用附加法施加边界条件，得到求解平面弹性问题的过约束线性代数方程组，采用最小二乘法求解过约束方程组，得到平面问题位移数值解.数值算例验证了所提方法的有效性和计算精度.

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连续能量共轭加权蒙特卡罗动态参数计算 彭钢 2018, 35(1): 87-94.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7570 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(677KB) ( )   本文开展基于连续能量共轭加权蒙特卡罗的堆芯动态参数计算研究，这些参数主要包括缓发中子有效份额、瞬发中子代时间和瞬发中子衰减常数，在目前普遍采用的迭代裂变概率（IFP）的基础上，扩展原有IFP方法中共轭通量的选择，比较径迹长度估计、碰撞估计、吸收估计和tally记数估计的差别，及协方差和方差权重计算.同时，给出多个概率区间的动态参数分布范围，对迭代裂变概率法进行深入的研究，对比并给出下一代事件估计计数和不同中间代迭代裂变概率估计计数对计算结果的影响，从中得出合适的迭代代数.相关程序在计算完成后自动输出各种粒子分布状况统计.

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微结构X射线源中电子与阳极作用的蒙特卡罗模拟 徐小东, 周彬, 郭金川, 易明皓, 肖飞虎 2018, 35(1): 95-102.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7586 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1540KB) ( )   根据电子多重散射理论，基于蒙特卡罗方法研究不同能量电子垂直入射不同材料的阳极靶后，电子在阳极靶内的沉积能量分布，及X射线发射位置的能量分布.结果表明：电子在靶内的轨迹扩展和入射电子能量、靶材料有关，99%电子能量沉积在近似圆柱形区域内.且电子在入射方向上的沉积能量分布不是直接递减，而是先递增到一定深度后再递减，符合电子背散射理论.说明X射线产生区域是在距表面一定深度区域内.另外，通过对比分析发现金刚石膜作为电子吸收光栅是不可行的，但作为热沉材料有很大的潜力.这些结论可为微结构X射线源研究及高亮度高相干X射线源设计提供参考.

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第一性原理计算Mn掺杂LiMgN新型稀磁半导体 李培源, 毋志民, 叶倩, 陈波, 王超强, 徐建, 杜成旭 2018, 35(1): 103-111.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7579 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(11507KB) ( )   采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，对纯LiMgN，Mn掺杂LiMgN，及Li过量和不足时Mn掺杂LiMgN的24原子超晶胞体系进行几何优化.分析体系的电子结构、磁性及光学性质.结果表明：Mn的掺入使体系产生自旋极化杂质带，表现出半金属性，且体系性质受Li计量数的影响.Li不足时体系的杂质带宽度减小，半金属性增强，净磁矩减小，居里温度降低.而Li过量时体系的半金属性减弱，杂质带宽度增大，带隙减小，导电能力增强，居里温度提高.光学性质分析发现由于Mn的掺入，体系在低能区出现新的介电峰，同时复折射率函数发生明显变化，体系对低频电磁波吸收加强，出现红移，且仅在Li不足时，能量损失减小且损失峰出现蓝移.

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Ni掺杂ZnO团簇的结构和磁性质 陈红霞, 杜思洁, 庄国策 2018, 35(1): 112-118.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7572 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(4034KB) ( )   采用第一性原理方法研究Ni原子单掺杂和双掺杂（ZnO）12团簇的结构和磁性质.考虑替代掺杂、外掺杂和内掺杂三种掺杂方式.研究发现：不管是单掺杂还是双掺杂，外掺杂团簇都是最稳定结构.Ni原子之间的磁性耦合由直接的Ni-Ni反铁磁耦合和Ni和O原子之间通过p-d杂化产生的铁磁耦合这两种相互作用的竞争来决定.最重要的是，外双掺杂和内双掺杂团簇都存在铁磁耦合，在纳米量子器件有潜在的应用价值.

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综合考虑局部和全局特性的电网关键节点识别 王意, 邹艳丽, 黄李, 李可 2018, 35(1): 119-126.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7580 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(4032KB) ( )   为有效识别网络中的关键节点，提出一种综合考虑网络局部和全局特性的节点重要性识别综合指标，依据此指标对加权标准测试系统IEEE39和IEEE118中的节点进行重要性排序，并将排序结果与基于介数法和点权法对节点重要性进行排序结果进行对比，基于结构的网络效能分析和基于动力学的失同步扩散时间、同步能力比较均表明，提出的基于综合指标的节点重要性排序更合理，优于基于介数和点权的节点重要性识别方法.