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2018年, 第35卷, 第3期
刊出日期：2018-05-25 上一期    下一期

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理性亚格子建模的实践与反思 方乐, 王楚涵 2018, 35(3): 253-261.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7800 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2266KB) ( )   亚格子建模是大涡模拟中的核心问题之一.理性亚格子建模的初衷是为尽量去除建模过程中的经验和唯象的成分，让建模过程中的每一步都在物理和数学上有迹可循.根据理性亚格子建模的理论已经发展出一系列不依赖经验常数和唯象模型的亚格子模型，但在实际问题中的效果却仍有不足，从而引发了近年来对亚格子建模思想本身的反思.本文回顾已有的研究和新的进展，目标是对未来的大涡模拟给出理性且自洽的理论指导.

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本构迭代算法在LS-DYNA中的嵌入 蒋东, 李永池 2018, 35(3): 262-268.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7636 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2212KB) ( )   结合粘塑性本构理论，采用对商业软件LS-DYNA进行二次开发的方法将含损伤型Johnson-Cook本构模型嵌入商业有限元软件中，给出本构迭代算法和计算流程.并以平头和锥头两种弹形的高强度钢穿甲弹贯穿12 mm厚的Weldox靶板的实验为基础，进行数值模拟，实验结果和计算结果符合较好，表明给出的本构算法、含损伤型本构及损伤演化方程是合理可靠的.

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求解对流-扩散-反应问题的改进有限积分法 孙婷婷, 韩赛赛, 许明田 2018, 35(3): 269-274.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7632 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(878KB) ( )   将求解偏微分方程的有限积分法应用于对流-扩散-反应问题，发现对于非对流占优的对流扩散问题，有限积分法的精度比QUICK法高一个数量级，比传统的有限体积法高两个数量级.处理对流占优的对流-扩散-反应问题时，对流项的离散时引进加权参数，通过调节该参数反映输运的方向性.结果表明这种改进的有限积分法的精度比传统的有限体积法至少高四个数量级，同时明显改进了原来的有限积分法的精度和稳定性.对于对流占优的对流-扩散-反应问题，即使采用粗网格，计算结果也未出现非物理振荡现象，表明改进的有限积分法具有很好的稳定性.

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非对称布置液滴在波纹状基底上的聚并过程 林瑜茜, 叶学民, 卢丽芳, 李春曦 2018, 35(3): 275-284.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7628 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(3068KB) ( )   基于润滑理论建立在波纹基底上两个含表面活性剂液滴聚并的演化模型，模拟液滴位于波纹基底波峰和波谷处的聚并过程，分析液滴初始间距和基底高度对聚并的影响，并与对称布置液滴进行比较.结果表明：液滴高度随时间呈现五个阶段变化；活性剂浓度在短时间内完成三个阶段变化；初始间距的增大将延长液滴及活性剂聚并时间；增大基底高度将缩短液滴及活性剂聚并时间；非对称液滴相较于对称液滴聚并时间短，聚并速度快.

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激波和单列水柱、气水固多界面相互作用的数值模拟 赵琪, 张梦萍, 徐胜利, 卢键方 2018, 35(3): 285-293.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7635 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(4891KB) ( )   研究可压缩多介质流场的激波和多介质界面相互作用问题.在Descartes固定网格采用level-set方法追踪界面，气/气界面边界条件处理采用OGFM方法，采用修正的rGFM方法提高气/水和气/固界面处构造Riemann问题精度，将Riemann近似解得到的界面参数外推到两侧真实和虚拟流体，采用五阶WENO方法求解流场Euler方程和界面level-set方程，给出不同时刻流场数值纹影图像.结果表明：在可压缩流场嵌入固体和水、气体等目标，本文方法可较精确地分辨平面运动激波和单列水柱及包含气/气、气/水和气/固等界面作用后产生的复杂激波结构.和传统的分区与贴体变换方法不同，为Descartes网格包含多介质界面复杂流场计算提供新途径.

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心肌组织机械形变的元胞自动机模拟 张学良, 谭惠丽, 唐国宁, 邓敏艺 2018, 35(3): 294-302.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7659 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2684KB) ( )   采用Greenberg-Hastings元胞自动机模型研究机械形变对心肌组织中螺旋波动力学行为的影响.数值模拟表明：对于规则网格下的稳定螺旋波，在生理性机械形变作用下，螺旋波发生漫游但不破碎；在病理性机械形变作用下，螺旋波会发生持续漫游、漫游后消失和破碎进入螺旋波湍流态三种变化.通过对比发现机械形变的振幅变化率对螺旋波的影响较大，而机械形变的角频率对螺旋波的影响较小.结合数值模拟，对心前区受到猛烈撞击会出现心颤致死及耐力运动员在发生心动过速后比一般人员更容易恢复正常进行解释.

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强声波作用下烟气中滑移单颗粒煤粉传热传质特性 许伟龙, 姜根山, 安连锁, 刘月超 2018, 35(3): 303-312.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7656 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(4366KB) ( )   根据二维轴对称、非稳态，层流的质量、动量和能量守恒方程，研究强声波作用下烟气中滑移单颗粒煤粉的传热传质特性，颗粒与烟气之间有稳定的滑移速度.分析声压级范围为150 dB~170 dB，可听声频率范围内，及在声质点速度与滑移速度的不同速率比情况下，颗粒局部努赛尔数、表面平均努赛尔数以及时间-空间平均努赛尔数的分布规律.在可听声频率范围内，存在极值频率，此时煤颗粒表面的传热传质效果最佳.为强声波应用于电站锅炉中、强化煤颗粒燃烧提供理论基础.

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重建Cole-Cole模型参数的时域微波乳腺筛查技术 刘广东, 余广群 2018, 35(3): 313-320.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7638 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2477KB) ( )   提出一种时域微波层析成像新技术，分别通过非线性最优化方法、正则化方法、Cole-Cole建模方法，有效地克服了时域微波成像技术在筛查早期乳腺肿瘤出现的成像问题非线性、病态特性及乳腺组织色散特性等困难.在二维的数值算例中，考虑噪声影响，仿真结果初步证实：该技术检测小尺寸乳腺肿瘤是可行的；易于发现浅层肿瘤；且反演静态电导率的精度最高.

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基于水平集的两步MCMC方法对河道形态的识别 马先林, 周德胜 2018, 35(3): 321-329.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7650 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(6651KB) ( )   首先运用符号距离函数刻画河道的复杂几何形态，然后通过求解水平集演化方程和两步马尔科夫链蒙特卡罗（MCMC）算法拟合生产历史数据，逐步更新河道的边界.在两步MCMC方法的第一步，应用流线模拟计算的敏感性矩阵获取近似的似然函数，修改MCMC的推荐概率分布；第二步，为确保MCMC算法的严密性，对通过第一步的油藏模型进行完整的数值模拟以获取精准的似然函数，并用更改的接受概率作为模型接受的判断准则.最后通过二维计算实例验证该方法的有效性.

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极化蛋白专一性电荷在HIV-1蛋白酶-抑制剂结合自由能预测中的应用 李宇辰, 冯国强, 段莉莉 2018, 35(3): 330-334.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7752 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(786KB) ( )   对人类免疫缺陷病毒（HIV-1）蛋白酶-抑制剂复合物分别在AMBER力场及极化专一性蛋白电荷（PPC）下进行10 ns的分子动力学模拟（MD），并用MM/PBSA方法计算结合自由能.PPC是基于线性标度的量子力学计算的静电势拟合的蛋白质电荷，能够更准确地描述蛋白质所处的静电环境.结果表明：PPC电荷计算的结合自由能比AMBER力场计算的结合自由能更接近实验值.

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外电场作用下黄曲霉素B1的分子结构和光谱 何君博, 刘玉柱, 林华, 葛英健, 韩顺 2018, 35(3): 335-342.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7644 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2499KB) ( )   利用密度泛函（DFT）理论，在B3LYP/6-311G基组水平上研究外电场（0~0.015 a.u.）作用下黄曲霉素B1（Aflatoxin B1，AFB1）分子的总能量、偶极矩、键长、HOMO-LUMO能隙、红外光谱.在优化构型的基础上，利用含时密度泛函（TDDFT）方法研究紫外可见吸收光谱和激发态的变化.结果表明：在CO键方向上加电场，外电场逐渐增大时，AFB1分子的总能量逐渐增大，偶极矩逐渐减小.电场对不同的键长影响不同.能隙随外电场逐渐增大而减小，红外光谱吸收峰出现红移或蓝移，紫外可见吸收光谱的两个吸收峰发生不同的移动，但总的谱线集中在近紫外光区.分子各个激发态的激发能在外电场逐渐增大时逐渐减小，表明分子结构越来越不稳定.

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HeH+体系光缔合反应的动力学研究 王彬彬, 韩永昌 2018, 35(3): 343-349.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7750 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1168KB) ( )   采用含时量子波包方法研究基电子态HeH+体系优化的光缔合几率，即He+H+→HeH+随碰撞粒子对初始动量的变化，并研究伴随该过程的多光子跃迁和解离.选取v=6振动能级为目标态，通过优化激光场参数得到碰撞粒子对的最优光缔合几率.结果表明：随着碰撞粒子对初始动量的增加，光缔合所用的最优激光场的持续时间逐渐减少，但光场的强度和失谐逐渐增加.在某些初始碰撞动量附近，由于共振多光子跃迁过程的存在，最优的光场不能严格地将碰撞粒子对缔合到目标态.此外，研究表明随着初始动量的增加，系统的超阈值解离几率近似线性地增加到一个最大值，直至饱和强度.并且，在碰撞粒子对的初始动量较大时，超阈值解离主导解离过程.

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畸形钙钛矿DyMnO3电子结构与光学性质的第一性原理研究 蔡鲁刚 2018, 35(3): 350-356.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7645 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1363KB) ( )   基于密度泛函理论的广义梯度近似对畸形钙钛矿DyMnO3的基态电子结构及光学性质进行计算和分析.结果表明优化的晶体结构参数与实验结果相符合，DyMnO3具有非间接带隙大小为0.91 eV的能带结构，结合态密度分析了各元素价电子态的分布.计算分析包括介电常数，吸收系数，反射率等光学性质.

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Si6X(X=Cu,Ag,和Au)团簇多激子产生的从头算研究 高峰, 杨传路, 王美山, 马晓光, 刘文旺 2018, 35(3): 357-364.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7751 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(3771KB) ( )   利用对称性组态相互作用理论（SAC-CI）和LANL2DZ基组研究Si6X（X=Cu、Ag和Au）团簇的多激子产生（MEG）.在团簇的MEG计算之前，基于密度泛函理论和全电子基组DZP-DKH，对团簇的几何结构进行优化并且经过频率分析确认团簇的能量稳定性.结果表明：多激子的主导成分是双激子，这些团簇的MEG都出现在可见光范围内，团簇的MEG强的部分在紫外线范围内，为利用MEG制备光俘获材料提供信息.

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β型锑烯热电输运性质的第一性原理研究 王文华, 赵国军, 王舒东 2018, 35(3): 365-372.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7640 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5754KB) ( )   利用第一性原理与半经典玻尔兹曼方程，计算并分析β型锑烯的声子色散、声子群速度、声子弛豫时间、晶格热导率及不同温度下的塞贝克系数、电导率和电子热导率随化学势的变化；结果表明：β型锑烯由于非平面六角结构，三支声学声子在Γ点附近均呈线性变化；声学声子对整个晶格热导率的贡献高达96.68%，而光学声子仅仅占到3.32%；由于较大的声光带隙（a-o gap）导致LA支在声子群速度和弛豫时间中占据主导地位，从而增大了LA支声子对整个热导的贡献；热电优值随温度的升高而增大，在费米面附近其绝对值最大可达0.275.

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末端形状对NiFe纳米薄膜磁反转动力学特性的影响 张光富, 邓杨保, 田野, 蒋练军 2018, 35(3): 373-378.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7655 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(9316KB) ( )   基于微磁学模拟方法研究末端形状对NiFe纳米薄膜的磁反转和自旋波本征动力学特性的调制及磁反转与自旋波模式软化间的内在联系.纳米薄膜微磁结构的相变总是伴随着某种自旋波模式的软化，软化自旋波模式空间分布预示微磁结构相变的路径.存在一临界裁剪度（h0）.当裁剪度h<h0时，磁振荡局域于末端边缘的EM自旋波软化诱导磁反转从磁体末端边缘磁矩失稳开始，边缘失稳区域向中央扩展形成反转畴，最后反转畴逐渐移出膜面外而实现反转.当h≥h0时，形状各向异性导致边缘局域化模式自旋波被抑制，反转场附近一致模式自旋波的软化诱导磁体一致反转.