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2018年, 第35卷, 第2期
刊出日期：2018-03-25 上一期    下一期

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基于界面捕捉的三维多介质辐射流体力学方程MMALE计算方法 郭少冬, 贾祖朋, 熊俊, 周海兵 2018, 35(2): 127-137.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7599 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(6612KB) ( )   针对界面重构产生的混合介质网格，建立基于能量守恒的子网格封闭模型，给出基于混合介质网格上的三维扩散方程求解方法.在此基础上，结合界面重构和流体力学方程MMALE （multi-material arbitrary Lagrangian-Eulerian）算法，给出一种针对三维辐射流体力学的MMALE计算方法.采用解析解算例，验证算法的正确性和精度.通过对典型辐射驱动问题的模拟，展示方法的健壮性.

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含温有界原子理论体系下电子状态方程不确定度的量化计算 孟续军, 王瑞利 2018, 35(2): 138-150.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7596 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5789KB) ( )   通过含温有界原子模型，给出基于35种交换关联势形式，计算等离子体电子状态方程不确定度的方法.设计一种快速粗估不确定度的方法，并在TF模型中进行检验.以金为例，计算温度从1.0 eV~10 000.0 eV、密度为1.0、10.0、100.0 g·cm-3的电子总能量、压强、离化度的不确定度和拟真值.计算结果可为工程设计提供参考.

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不可压缩流基于块预处理的并行有限元计算 李凌霄 2018, 35(2): 151-160.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7627 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5733KB) ( )   发展了一个模拟非定常不可压缩粘性流的并行有限元求解器，时间离散使用具有二阶精度的隐式中点格式，基于三维非结构四面体网格剖分，使用高阶混合有限元离散速度场（P2）和压力场（P1）.全离散格式产生的代数方程组是大型、稀疏、非对称和病态的，基于修正的压力对流扩散预处理（PCD）和精心设计的子问题迭代执行策略，采用预处理的GMRES迭代法来高效求解线性方程组.利用相同的子问题迭代策略，同时给出基于最小二乘交换子（LSC）预处理的并行效率对比.大量数值算例验证了算法的精度、可扩展性和可靠性.三维驱动方腔流模拟结果（Re=3200.0）清晰地显示了方腔流中主涡（PE）、下游二次涡（DSE）、上游二次涡（USE）、侧壁涡（EWV）和TGL涡的存在.

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体积约束的非局部扩散问题的加罚有限元方法 葛志昊, 吴慧丽 2018, 35(2): 161-168.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7730 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1515KB) ( )   针对非齐次和齐次体积约束的非局部扩散问题设计了新的有限元方法——加罚有限元方法，并给出该方法的误差分析.数值算例验证了加罚有限元方法的稳定性和有效性.

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槽道流POD重构及湍流动能耗散率分析 陈彬, 刘阁 2018, 35(2): 169-177.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7619 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(6271KB) ( )   采用二维粒子图像测速仪（2DPIV）对槽道内涡波流场进行实验研究，用POD技术对2DPIV瞬态速度矢量场进行主导模态重构，得到槽道内的平均流速和湍流动能分布；采用大涡PIV方法对湍流动能耗散率分布进行计算.结果表明：重构流场表征了原始流场的主导结构，剔除了噪声等干扰信息；大涡PIV方法能有效地估算动能耗散率的分布；湍流动能在壁面附近较小，在接近槽道中心区域湍流动能越来越大，呈现出射流的特征；动能耗散率的峰值出现在壁面附近和槽道中心区域，动能耗散率随着远离壁面程度的增加先降低后逐渐增加直至达到峰值.

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KdV-Burgers方程行波解的稳定性 石玉仁, 封文星, 席忠红, 宗谨, 宋宗斌, 庞军刚 2018, 35(2): 178-186.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7617 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(4746KB) ( )   对KdV-Burgers方程的行波解进行线性稳定性分析，数值结果表明：对于正耗散情形，其行波解是稳定的；对于负耗散情形，其行波解是不稳定的.其次构造有限差分法对其行波解进行非线性动力学演化，结果表明：对于正耗散情形，KdV-Burgers方程的行波解是稳定的.本文结果修正和完善了相关文献中所得结论.

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等离子体二维密度重建的影响因素 李雪梅, 王玉华 2018, 35(2): 187-193.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7611 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(743KB) ( )   利用超强超短激光脉冲产生的高能质子束的库仑能量损失可以重建稠密等离子体的二维密度分布，使用同时迭代重建算法（SIRT算法）研究等离子体二维密度重建的影响因素.研究等离子体密度梯度、密度量级和质子束入射能量对重建误差的影响，分析质子束成像探测等离子体密度之前获得等离子体大概方位的重要性，通过数据拟合确定了能量噪声和重建误差之间的解析关系式.

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气动光学效应湍流脉动模型系数修正 潘宏禄, 李俊红, 程晓丽, 马汉东 2018, 35(2): 194-204.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7603 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(13427KB) ( )   以光学窗口的气动光学效应研究为背景，研究影响光学传输预测的流场湍流脉动量预测.选取平板、压缩拐角、凹腔流动模型，采用大涡模拟（LES）方法研究超声速湍流脉动工程预测模型的系数修正.结果表明：LES方法能够获得无激波干扰、强激波干扰及底部大分离条件下，湍流密度脉动的定量分布，并据此给出脉动工程模型的系数修正，结果已经应用于型号飞行器的光学窗口气动光学效应预测.

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雪层覆盖地面电磁散射的矩量法 田炜, 任新成 2018, 35(2): 205-211.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7608 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(932KB) ( )   为实现分层介质粗糙面电磁散射的矩量法研究，给出一种分层介质粗糙面电磁积分方程的区域分解方法.将格林定理应用于粗糙面所分的各子空间，结合波动方程和格林函数推导分层粗糙面的电磁积分方程，利用矩量法对其进行离散，数值计算得到雪层覆盖地面散射系数的角分布曲线，其中，粗糙表面由一维带限Weierstrass分形谱和Monte Carlo方法模拟.通过与时域有限差分法数值结果的比对，验证该方法的准确性，并分析散射系数随雪和地面参数、介质参数以及入射波参数的变化，获得了较完整的散射特征.

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基于改进布谷鸟算法识别瞬态热传导问题的导热系数 周焕林, 严俊, 余波, 陈豪龙 2018, 35(2): 212-220.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7600 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(896KB) ( )   基于改进布谷鸟算法反演瞬态热传导问题随温度变化的导热系数.采用Kirchhoff变换将非线性热传导问题转换为线性热传导问题，使用边界元法求解瞬态热传导正问题.将导热系数的反演转化为函数表达式中未知参数的反演，使用改进布谷鸟算法求解未知参数.与共轭梯度法相比，改进布谷鸟算法对迭代初值不敏感；与布谷鸟算法相比，改进布谷鸟算法迭代次数大大减少.数值算例表明对改进布谷鸟算法，增加测点数量迭代次数增加；增加鸟巢数量迭代次数减少；减小测量误差计算结果更精确，同时迭代次数更少.数值算例验证了改进布谷鸟算法反演导热系数的准确性和有效性.

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基于密度泛函理论的5~10元瓜环结构参数与前线轨道的计算 林艳, 刘芸, 彭清维, 魏晓楠, 唐延林 2018, 35(2): 221-229.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7631 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(4413KB) ( )   在气相环境中，使用密度泛函理论（DFT）优化由n个苷脲单元组成的瓜环[n]（CB[n]）（n=5~10），并使用密度泛函（DFT）概念指数和Multiwfn软件包计算和分析CB[n]的结构参数、前线轨道能量和化学稳定性.结果表明：α-N结构最稳定，α=O、γ-γ、γ-H和β-H（2）结构的化学稳定性较差；以CB[6]为界，主要二面角的变化呈现中心对称的形式；随着苷脲单元n的增加，CB[n]的端口直径、空腔直径和圆外径线性增大；前线轨道EHOMO、ELUMO值及ELUMO-EHOMO值逐渐降低，化学活性逐渐增强、稳定性逐渐减弱；端口O原子是最大的亲电活性位点，LUMO的电子云分布主要与H原子有关，且次甲基H原子对LUMO电子云的贡献最大；次甲基C原子、亚甲基C原子和指向CB[n]端口方向的亚甲基H原子对LUMO的电子云分布具有抑制作用，抑制能力的大小为指向CB[n]端口方向的亚甲基H原子>亚甲基C原子>次甲基C原子.为研究瓜环的超分子组装提供理论依据.

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外电场作用下BrCl分子的物理特性与光谱 张翔云, 刘玉柱, 尹文怡, 马馨宇, 秦朝朝 2018, 35(2): 230-234.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7610 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1410KB) ( )   采用HF （Hartree-Fock）方法，在6-31+G（d，p）基组水平上优化不同外电场（0~0.035 a.u.）下氯化溴分子的基态稳定构型，在此基础上计算氯化溴分子的分子结构、偶极矩、分子总能量、分子键长、分子电荷分布、分子能隙、红外光谱及解离势能面等.结果表明：随着Z轴（平行于Br-Cl连线）方向外电场的增加（0~0.035 a.u.），分子总能量先小幅度增加后又降低，键长先减小后增大，分子偶极矩先减小后单调增加，原子电荷分布递增，分子能隙逐渐减小，分子红外光谱先蓝移后红移.通过对解离势能面的计算分析发现，强度为0.045 a.u.的外电场使得Br-Cl键断裂而降解，该结果对氯化溴进行电场降解提供参考依据.

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耦合形貌对Si4团簇电子输运影响的第一性原理计算 柳福提, 张淑华, 程晓洪 2018, 35(2): 235-241.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7602 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(4509KB) ( )   运用密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的方法，对Si4团簇与Au （100）-3×3两电极以顶位-顶位、顶位-空位、空位-空位三种形貌相连构成的Au-Si4-Au纳米结点的拉伸过程进行第一性原理模拟，计算不同构型纳米结点在不同距离的电导和结合能.讨论耦合形貌、距离对结点电导的影响，结合能的计算表明三种不同耦合形貌结点存在稳定平衡结构，其平衡电导分别为0.71 G0、0.96 G0和2.44 G0，且在-1.2 V~1.2 V的电压范围内，三种不同耦合形貌结点稳定结构表现出类似金属的导电特性，其I-V关系都近似为直线.计算结果表明Si4团簇与电极的耦合形貌、两极距离对纳米结点电子输运有重要影响.

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同轴-环形TSV电学性能 王凤娟, 王刚, 余宁梅 2018, 35(2): 242-252.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7615 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5840KB) ( )   针对性能优越的同轴-环形硅通孔（Coaxial-Annular Through Silicon Via，CA-TSV）结构，提出特征阻抗、功率、时间常数及寄生参数的解析模型，研究结构参数对电学特性的影响，并通过HFSS软件对S21参数进行验证.结果表明：增加CA-TSV的内径或减小其外径可以有效减小特征阻抗，而减小其内径或增加其外径可以有效减小功率；增加CA-TSV的内径或外径可以有效减小RC等效电路的时间常数，而增大其内径或减小其外径可以有效减小RL等效电路的时间常数；增加CA-TSV的内径或外径可以有效减小电阻并且可以使电容值显著提高.