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2018年, 第35卷, 第6期
刊出日期：2018-11-25 上一期    下一期

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稳定分层二层流非湍流/湍流层无平均剪切密度界面处的湍流 李兆辉, 时钟 2018, 35(6): 631-648.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7755 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(8670KB) ( )   采用湍流统计理论、谱分析和快速畸变理论研究稳定分层二层流非湍流/湍流层无平均剪切密度界面处的湍流.分别在密度界面厚度（h）可忽略和很薄两种情况下，推导出任意理查森数（Ri）Ri→∞时，湍流层中水平、垂直方向速度的欧拉频谱和水平、垂直方向均方根速度的积分表达式.在h可忽略情况下：（1）任意Ri，Ri→∞时，密度界面对大尺度涡的影响显著，而对小尺度涡几乎无影响；距离密度界面越近，湍流层中水平方向均方根速度增大而垂直方向均方根速度减小；（2）任意Ri且在无量纲频率较大时，密度界面处、湍流层中水平、垂直方向速度的欧拉频谱满足-5/3幂次律，但是，它们不收敛于同一直线，表明密度界面处部分湍流转化为内波.在h很薄的情况下：（1）在水平方向上密度界面对湍流无显著的影响；湍流层中垂直方向速度的欧拉频谱出现过渡区，不满足-5/3幂次律，其幂次律增大，表明湍流过渡区的能量减少，但是，密度界面对线性小尺度涡仍几乎无影响；（2）距离密度界面越远，密度界面厚度对湍流的影响减弱并且偏向于线性中尺度涡；当远离密度界面时，过渡区消失，表明考虑密度界面厚度后密度界面对湍流的影响范围有限；（3）密度界面处垂直方向速度的欧拉频谱的幂次律减小，表明密度界面处线性内波的能量向线性低频区集中；（4）随着密度界面厚度增加，密度界面处垂直方向速度的欧拉频谱在整个线性内波频域里等幅度减小，湍流层中垂直方向速度的欧拉频谱只在线性低频区域减小且减小的幅度随着频率增大而减小；密度界面对湍流层中水平、垂直方向均方根速度影响的垂向范围随Ri增大而减小.

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液体燃料熔盐堆三维瞬态耦合分析 周建军, 毛璋亮, 石小涛, 袁显宝, 肖仁政, 马小强, 杜晓超 2018, 35(6): 649-656.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7785 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5318KB) ( )   根据熔盐堆的流动特性，采用多群扩散理论，建立液体燃料熔盐堆的三维中子动力学模型和流动传热模型，开发针对液体燃料熔盐堆的三维核热耦合程序，并分析瞬态情况下MOSART堆的物理热工特性.结果表明：堆芯热工参数的瞬态变化直接影响物理参数的变化，液体熔盐堆具有较明显的温度负反馈特性.

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一维Gross-Pitaevskii方程的高阶紧致分裂步多辛格式 符芳芳, 孔令华, 王兰, 徐远, 曾展宽 2018, 35(6): 657-667.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7748 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5649KB) ( )   首先把一维Gross-Pitaevskli方程改写成多辛Hamiltonian系统的形式，把形式通过分裂变成2个子哈密尔顿系统.然后，对这些子系统用辛或者多辛算法进行离散.通过对子系统数值算法的不同组合方式，得到不同精度的具有多辛算法特征数值格式.这些格式不仅具有多辛格式、分裂步方法和高阶紧致格式的特征，而且是质量守恒的.数值实验验证了新格式的数值行为.

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基于循环神经网络的缝洞型油藏油井产量预测 周于皓, 刘慧卿, 祁鹏, 赵萌, 陈宇 2018, 35(6): 668-674.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7754 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(7038KB) ( )   利用神经网络的强大非线性映射和拟合能力，构建神经网络产量预测模型，并针对油田生产数据的高误差、易缺省等特性和曲线拟合预测不易收敛的情况，提出了训练数据集扩充方法和改良的均方误差损失函数.在拟合油井产量方面取得了显著的效果.

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一种适用于复杂换热网络优化的耦合联动进化策略 邓炜栋, 崔国民, 肖媛 2018, 35(6): 675-684.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7762 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1195KB) ( )   针对启发式算法在优化换热网络后期由于种群多样性消失等原因造成难以找到使年综合费用进一步下降的进化方向，本文提出换热器耦合联动进化策略.该策略在一般启发式算法优化后期通过按一定概率分布抽取部分换热量不为零的换热器参与联动进化，以找到使费用下降的耦合匹配.算例验证表明，该策略效果明显.将该策略与RWCE算法相结合组成一种混合算法.首先采用RWCE算法对求解域进行初步探索，利用该算法强大的全局搜索能力找到求解域内各个潜力结构.然后再用耦合联动进化策略对各潜力结构进行深入搜索，搜索完成后再经变异反馈给RWCE算法.将该混合算法应用于10SP2和15SP算例，得到了较好的优化结果.

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基于拓展分离变量法的非傅里叶传热研究 李细霞, 王丽, 戴海燕, 李长玉 2018, 35(6): 685-692.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7772 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(809KB) ( )   常规的分离变量方法不能求解非傅里叶传热模型问题，本文对常规分离变量法进行拓展，利用拓展后的方法求解热传导的傅里叶模型，单相位滞后（C-V）模型和双相位滞后（DPL）模型，比较利用三种模型计算温度场的差别.研究C-V模型和DPL模型中温度波动的规律，得到温度波动速度和热流量时间滞后值的关系.

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炉内管阵列中声源辐射特性数值研究 刘月超, 姜根山, 许伟龙, 孔倩 2018, 35(6): 693-701.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7757 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(9054KB) ( )   炉内换热器结构类似于声子晶体，基于声子晶体理论，采用数值计算与软件模拟得到管阵列中声源不同方向的声传播特性，并将两种方法所得结果进行对比分析，研究声源在管阵列中不同位置处的辐射特性.结果表明：声指向性特性与声源通过管排数量，声源频率是否处在声波禁带有关.

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过渡金属Cu、Cr掺杂TiO2表面氧化性气体NO2光学气敏传感特性 周康, 冯庆, 田芸, 李科, 周清斌 2018, 35(6): 702-710.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7777 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(12001KB) ( )   采用密度泛函理论（DFT）体系广义梯度近似（GGA）第一性原理平面波超软赝势方法，分析锐钛矿型TiO2（101）表面吸附NO2分子光学气敏传感的微观机理.结果表明：Cu和Cr原子易于掺入TiO2（101）表面，掺杂表面能稳定地吸附NO2分子且吸附后光学性质发生显著变化.表面吸附NO2分子后，Cu掺杂TiO2（101）表面对分子的吸附能最大，吸附后结构更稳定，分子与表面的距离最短.通过分析差分电荷密度和电荷布居数发现，NO2分子与基底表面间发生电荷转移，转移电子数目：Cu掺杂表面 > Cr掺杂表面 > 无掺杂表面.对比吸收光谱和反射光谱发现，在Cu掺杂表面吸附分子后，光学性质变化最明显，说明表面与吸附分子间氧化还原能力是决定光学气敏传感性能的核心因素.在过渡金属中，Cu与Cr都有4s价电子结构，其4s电子降低了材料表面氧空位的氧化性，增加了其还原性.对于氧化性气体，可以提升表面与分子的氧化还原作用，而Cu的4s电子更加活泼，从而光学气敏传感特性更加明显.因此，Cu掺杂的TiO2对氧化性气体是一种较好的光学气敏传感材料.

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Mn掺杂LiZnN新型稀磁半导体磁电性质的第一性原理计算 徐建, 杜成旭, 杜颖妍, 贾倩, 刘洋华, 毋志民 2018, 35(6): 711-719.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7767 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(12558KB) ( )   采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法，对纯LiZnN、Mn掺杂LiZnN及Li不足和过量时Mn掺杂LiZnN体系进行几何结构优化，分析体系的电子结构、半金属性和磁电性质.结果表明，Mn的掺入使体系产生自旋极化杂质带，自旋极化率为100%，表现出半金属铁磁性，且形成较强的Mn-N共价键.当Li不足时，Mn-N键的共价性最强，键长变短，体系半金属性明显增强，形成能最低，结构最稳定.Li过量时，体系半金属性消失，表现为金属性，杂质带宽度增大，体系导电能力增强.表明Mn掺杂LiZnN新型稀磁半导体可以通过Mn的掺入和改变Li的含量来实现磁性和电性的分离调控.掺杂体系的基态均为铁磁性，其净磁矩主要由Mn原子贡献，通过海森堡模型计算发现，Li空位可以有效提高体系的居里温度.

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Bi掺杂ZnO光电性能的第一性原理研究 陈春天, 丛珊, 陈鸿菲, 王磊, 李凯 2018, 35(6): 720-728.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7747 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(3891KB) ( )   采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法，利用Material studio程序包中的Castep模块计算研究不同浓度Bi原子掺杂对ZnO电子结构和光学性能的影响.研究表明：不同Bi原子数的掺杂，对ZnO禁带宽度影响的变化趋势不一致.Bi掺杂ZnO的介电函数虚部峰值变大，并向低能量方向红移；高能量区域的吸收峰、反射峰和能量损耗峰随着掺杂原子的增多逐渐减小，透光性增强.掺杂样品在可见光和紫外光的吸收系数和反射系数均显著提高，可促进ZnO材料对可见光的有效利用.

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锂薄膜的第一性原理计算:量子尺寸效应和原子氢的吸附 田壮壮, 周晓平, 宋国林 2018, 35(6): 729-736.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7740 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(8535KB) ( )   采用第一性原理方法计算Li（110）、（100）和（111）三个表面方向3至30层自由薄膜的表面能和氢原子的吸附能.随着层厚变化出现量子振荡现象，即量子尺寸效应.重点计算Li（110）表面吸附氢原子吸附高度、吸附氢原子前后费米能级处的态密度和功函数.这些量都随着层厚变化出现明显的量子振荡，且与表面能或吸附能的振荡有明显的相关性.计算发现Li（110）薄膜表面的功函数由于吸附氢原子而降低了约0.9 eV，吸附的氢原子拉低了最外层Li原子和真空层的静电势，导致吸附氢原子后功函数下降.

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基于引力场理论的混沌同步 查进道, 李春彪 2018, 35(6): 737-749.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7758 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2781KB) ( )   通过引入分布引力场，将混沌系统的同步问题等效为引力场中系统运行轨道一致问题，从而实现更多不同动力学混沌系统的同步.通过将混沌系统之间的耦合度定义为速度，因其与运动方程无关，从而有别于常见的混沌同步控制项，具有较强通用性.基于轨道逼近导出引力场中多个混沌系统同步的条件，给出同步轨道方程.数值仿真实验说明了该方法的有效性.

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基于动力中继的小世界复杂电机网络混沌同步控制 刘利花, 韦笃取, 张波 2018, 35(6): 750-756.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7753 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1236KB) ( )   利用链式结构中间节点参数不匹配能降低两个非直接相连外部节点的同步耦合强度临界值，促进两节点同步的特性，对一个双向耦合的小世界电机网络进行同步控制.首先从外部增加参数不匹配的中继节点，通过动力中继降低整个网络的同步耦合强度阈值，从而促进整个电机网络的同步，然后分析动力中继如何作用于网络，最后用数值仿真验证该方法的有效性.