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2018年, 第35卷, 第4期
刊出日期：2018-07-25 上一期    下一期

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一个三维多松弛时间全速域格子Boltzmann模型 陈锋, 许爱国, 张广财, 焦培刚 2018, 35(4): 379-387.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7680 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1731KB) ( )   构建一个既适用于低速不可压流体又适用于高速可压缩流体的三维自由参数多松弛时间格子Boltzmann模型.模型中，根据SO（3）群的不可约表述基函数构造转化矩阵，根据恢复可压Navier-Stokes方程的需要选取非守恒矩平衡值.通过von Neumann稳定性分析模型参数对数值稳定性的影响，并给出建议选择范围.模型经过基准问题的验证，模拟结果与解析解及其它数值结果符合较好.

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化学反应机理对激波与可燃氢气泡相互作用影响的数值研究 王子昂, 余彬, 杭皓天, 张斌, 刘洪 2018, 35(4): 388-396.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7665 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5996KB) ( )   通过含化学源项的Navier-Stokes方程对激波与可燃界面相互作用（RSBI）进行数值研究，讨论三种氢氧化学反应机理对点火过程、燃烧效率和面积压缩率等物理化学特征的影响.三种化学反应分别为：Evans-Schexnayder反应模型（ES模型），Jachimowski反应模型（J模型）及Ó Conaire反应模型（Ó模型）.研究表明：ES模型下的气泡点火延迟时间最大，平衡温度最低且点火位置异于J模型和Ó模型.采用无量纲面积来表征激波和燃烧作用气泡的形变特征，结果表明：燃烧释热阶段的气泡面积对化学反应模型的选择非常敏感，其中J模型的面积膨胀率最高.然而对于模拟长期发展的RSBI流场燃烧效率，不同化学反应模型之间的差异相对缩小.由于ES模型难以准确捕捉点火位置，J模型和Ó模型更适合模拟RSBI这类复杂流动的点火现象及燃烧流动耦合过程.

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分辨率优化的混合WENO格式 郭元, 田奇, 梁贤, 李新亮 2018, 35(4): 397-404.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7664 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1906KB) ( )   为提高有限差分格式的分辨率，利用傅里叶分析对WENO格式进行色散及耗散优化，并给出优化的线性权重.用优化后的WENO格式与保单调格式（MP）进行加权混合，得到新的加权混合WENO格式（H-WENO）.通过一维激波管问题、Shu-Osher问题及二维双Mach反射问题及R-T不稳定性问题对格式进行数值测试.结果显示，新格式具有强健的激波捕捉能力和对小尺度波结构的高分辨率，与原WENO格式相比改进明显.

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考虑Soret和Dufour效应的方腔内双扩散自然对流格子Boltzmann模拟 王俊, 娄钦, 徐洪涛, 陈建, 杨茉 2018, 35(4): 405-412.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7658 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1825KB) ( )   采用格子Boltzmann方法，考虑Soret和Dufour效应，对内置高浓度发热圆的方腔内部双扩散自然对流现象进行数值模拟.高浓度发热圆位于方腔中心，四周壁面均为低温低浓度.在该模型中，用三个独立的LBGK方程分别模拟速度场、温度场和浓度场，并通过Boussinesq近似将它们耦合起来.分析Soret数和Dufour数对方腔内部双扩散自然对流的影响，得到流线图、等温线图、等浓度线图、发热圆表面平均Nusselt数和平均Sherwood数.结果表明：Soret和Dufour效应对方腔内双扩散自然对流影响明显，不能忽略.

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二维抛物型问题的Strang型交替分段区域分裂格式 张守慧, 梁栋 2018, 35(4): 413-428.  摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1044KB) ( )   给出求解二维抛物型方程的Strang型的交替分段区域分裂格式。交替分段思想可以将区域分为一些不重叠的子区域，Strang型算子分裂技巧通过将高维问题的求解分解为几个低维问题的求解来降低其求解的复杂度。方法是无条件稳定的，理论分析了截断误差。数值算例说明格式的有效性及时空的二阶精度.

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裂变中子角关联分布的数值模拟 朱剑钰, 黄孟 2018, 35(4): 429-436.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7663 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2487KB) ( )   为了实现对自发裂变中子源能量、多重性和中子角关联分布的数值模拟，开发了根据裂变过程，逐步给出裂变中子多重性、能量和角分布等参数的NESF数值模拟程序，并将该程序集成到现有中子输运软件中.重点介绍我们开发的用于模拟自发裂变中子源能量、多重性和中子角关联分布的程序的背景、物理依据、程序流程，以及基于该程序开展的中子角关联分布特征与核部件特征关联的数值模拟.

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磁流体数值模拟中一种消去磁场散度的方法 杨云 2018, 35(4): 437-442.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7688 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(3549KB) ( )   充分利用时空守恒元和解元（CESE）方法的特点（在CESE方法中，守恒变量及它们的空间导数都作为独立的更新量并且求解点在每个控制体边界上）给出一种用最小二乘法求解来消去磁场散度的方法.且我们进一步探究了磁场散度限制方程取不同的权重时对结果的影响.通过比较，我们发现当方程权重取为1时，可以非常有效地消去磁场散度误差.

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基于PANDA平台的多点基础激励谐响应的并行计算 于晨阳, 范宣华, 王柯颖, 肖世富 2018, 35(4): 443-450.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7708 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2083KB) ( )   基于PANDA自主并行计算平台，采用模态叠加法对多点基础激励作用下的谐响应分析开展算法设计和并行实现研究，构建相应的并行求解模块.结合商业有限元软件对研发模块的正确性进行验证；将该模块应用于某光机装置，实现11.88亿自由度超大规模的高效并行求解.结果表明：研发的多点基础激励谐响应分析模块可用于复杂装备的高效精细数值模拟，具备强大的并行计算能力，最大可扩展CPU核数可达数千个，远超现有通用商业有限元软件.

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5×5棒束CFD模拟计算域和网格标准 柳建, 陈军, 李建, 王世庆 2018, 35(4): 451-457.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7660 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(4680KB) ( )   采用不可压N-S方程、标准k-ε湍流模型、SIMPLE算法，对某压水堆的两跨距5×5燃料组件的水循环区域流动进行数值分析.对比流道横截面上的压降、速度及其横向分量的相对误差，得到计算域的进出口段长度、网格形式、网格尺寸的选取标准.结果显示：计算域的进口段、出口段长度不宜过短或过长，分别为2.0倍、2.3~2.8倍格架中心距长度；格架区宜采用非结构蜂窝网格，光棒区宜采用结构网格；格架区网格尺寸可取0.3 mm，最大不宜超过0.35 mm，而结构网格横向尺寸可取0.3 mm~0.5 mm，纵向稀疏比应小于1.5为宜.满足上述标准，数值分析能保证较高的可信度，同时保持可接受的计算量.

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一类四维忆阻混沌电路的动力学行为分析 刘娣, 杨芳艳, 周国鹏, 李清都, 廖晓昕 2018, 35(4): 458-468.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7678 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(15059KB) ( )   讨论一类4D忆阻混沌电路的动力学行为，并研究多稳定性的吸引域.为保证计算结果的高效性和准确性，利用CPU+GPU的大规模计算能力和具有128位小数的多精度GMP库及MPFR库，计算出对应吸引子的吸引域，并用区间牛顿法验证当吸引域很小时吸引子的存在性；最后运用拓扑马蹄理论和构造忆阻模拟电路两种方式验证系统超混沌的存在性.

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基于多参考组态方法研究MgI分子激发态的光谱 伍冬兰, 谭彬, 温玉锋, 曾学锋, 谢安东 2018, 35(4): 469-474.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7694 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1371KB) ( )   利用Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用（ic-MRCI+Q）方法，结合相关一致全电子基aug-cc-pwCV5Z+DK作为Mg原子和相对论有效芯赝势基（aug-cc-pV5Z-PP）为I原子的计算基组，优化计算MgI分子5个低激发束缚电子态的势能曲线和偶极矩，计算中同时引入核价电子相关和相对论效应修正势能曲线.利用LEVEL8.0程序拟合修正的势能曲线，得到光谱常数、振动能级和分子常数等光谱性质，结果与近来的部分理论计算或实验值吻合得较好，提供了更多激发态的光谱性质.为进一步研究MgI分子高激发态的光谱和跃迁特性提供理论支持.

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缺陷位置对单层石墨烯拉伸形变的影响 马江将, 李克训, 周必成, 谷建宇, 贾琨 2018, 35(4): 475-480.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7704 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(13382KB) ( )   采用AIREBO势函数，对含有多种空位缺陷的单层石墨烯进行分子动力学拉伸模拟，计算不同空位缺陷的位置和排布结构对单层石墨烯应力-应变的影响.结果表明：石墨烯拉伸过程中空位缺陷对其力学性能影响较大.石墨烯内缺陷位置、缺陷排布对拉伸过程中发生的撕裂现象有不同程度的影响.对比分析发现，远离石墨烯边界的空位缺陷对其力学稳定性影响较大.通过控制石墨烯中缺陷的位置，可实现对其力学性能的调控.

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Mn掺杂(ZnSe)12团簇物性研究 谢建明, 陈红霞, 庄国策 2018, 35(4): 481-486.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7651 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(4641KB) ( )   采用密度泛函理论研究Mn原子单掺杂和双掺杂（ZnSe）12团簇的结构、电子性质和磁性质.考虑三种掺杂方式：替代掺杂，外掺杂和内掺杂.比较掺杂团簇的稳定性.结果表明：无论是单掺杂还是双掺杂，替代掺杂团簇是最稳定结构.在结构优化的基础上对掺杂团簇进行磁性计算.团簇磁矩主要来自Mn原子3d态的贡献，4s和4p态贡献了一小部分磁矩.由于轨道杂化，相邻的Zn和Se原子上产生少量自旋.研究发现：内双掺杂团簇是铁磁耦合，在纳米量子器件领域有潜在的应用价值.

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Ga掺杂δ-Pu的密度泛函理论计算 李大伟, 高云亮, 朱芫江, 李进平 2018, 35(4): 487-493.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7673 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(3673KB) ( )   δ-Pu为Pu的高温相，掺杂少量的Ga即可使其在室温下稳定存在.本文采用密度泛函理论方法，对不同掺杂量体系进行晶体结构和电子结构计算，主要包括体系的晶格常数、密度、形成能、态密度、电荷密度和Mulliken布居分析.结果表明：在研究范围内，Ga掺杂后，体系晶格常数降低，密度增大，6.25%（原子百分比，下同）掺杂量体系的稳定性高于3.125%和12.5%掺杂量的体系；Ga掺杂使得Pu周围体系电子的局域性增强，成键能力增强，揭示了Ga稳定δ-Pu的电子机制.Ga和Pu之间为金属键，发生的作用主要由Pu的7s、6p、6d和Ga的4s、4p轨道电子贡献，但这种成键作用相对较弱，使得掺杂体系可以保持原有的力学性能和机械加工性能.Ga对δ-Pu的稳定作用主要在于改善Pu原子的成键性能，而不是与Pu原子直接成键.

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尖晶石氧化物CoCr2O4的多铁性研究 刘佳宏, 杜安, 齐岩 2018, 35(4): 494-504.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7675 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1735KB) ( )   为深入理解化合物CoCr2O4奇特的多铁性行为，结合尖晶石晶格结构特点，考虑近邻A-A、A-B、B-B及B位离子间次近邻交换耦合的影响，构建经典海森堡自旋模型对磁致铁电行为进行描述，并采用蒙特卡罗模拟对模型进行求解.重点考察不同磁交换耦合作用下，外磁场对体系磁化行为和电极化行为的调控.结果表明：子晶格B1离子贡献了体系的宏观磁化强度和电极化强度；近邻A-A和B位次近邻交换耦合参数的改变对子晶格A位磁性离子的磁电行为没有影响，但对B位离子的磁化强度和电极化强度有显著的调制作用，尤其是来源于子晶格B1的电极化强度对B位次近邻交换耦合参数的改变极为敏感；这些结果反映了立方尖晶石磁结构中A位和B位磁性离子环境及分布对称性的差异.