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2019年, 第36卷, 第4期
刊出日期：2019-07-25 上一期    下一期

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氢状态方程的路径积分蒙特卡罗研究 张其黎, 刘海风, 李琼, 宋红州, 张弓木 2019, 36(4): 379-385.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7855 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2461KB) ( )   采用直接路径积分蒙特卡罗（DPIMC）方法计算氢在温稠密区的状态方程参数.在大部分区域压强与RPIMC的偏差在10%以内，温度较低时，有部分偏差超过20%.指出了RPIMC两个压强数据点的错误.在离解和电离区，DPIMC压强位于TF和TFC模型之间，在离解区与RPIMC的偏差达到15%，在电离区两者一致.在低密度区，DPIMC的内能与RPIMC的内能接近，小于QMD和IG模型，在高密度区，DPIMC的压强位于TFC和IG模型之间，内能则略小于IG模型.

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表征体元尺度渗流的离散统一动理学格式 陈玺君, 郭照立 2019, 36(4): 386-394.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7876 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(10601KB) ( )   结合表征体元尺度的通用渗流模型，提出离散统一动理学格式（DUGKS）渗流方法，分别用均匀网格和非均匀网格计算二维Poiseuille、Couette、方腔流等经典渗流问题，检验DUGKS渗流方法的有效性和非均匀网格应用的优势，将DUGKS渗流方法应用到裂缝系统中.

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微尺度稀薄效应下颗粒沉降的格子Boltzmann方法模拟 穆知雨, 刘振宇, 吴慧英 2019, 36(4): 395-402.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7901 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(3564KB) ( )   基于多松弛格子Boltzmann模型，对竖直细长微通道内颗粒自由沉降过程进行模拟，分析气体稀薄效应、初始位置以及颗粒间相互作用对微颗粒沉降特性的影响.研究表明：随Knudsen数增大，微通道内气体稀薄效应增强，颗粒表面气体滑移速度增大，气相流体有效粘度减小，颗粒相同运动状态下受到气体阻力相应减小，颗粒沉降平衡速度明显增大；不同初始位置颗粒沉降过程存在明显差异，初始位置偏离中心线颗粒将发生水平方向位移且呈振荡趋势，最终稳定于中心线平衡位置；在微尺度双颗粒沉降DKT现象过程中，气体稀薄效应影响颗粒运动特性，后颗粒跟随过程明显增长.

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倾斜壁面中Kelvin-Helmholtz不稳定性演化数值分析 姚孟君, 尚文强, 张莹, 高辉, 张道旭, 刘佩尧 2019, 36(4): 403-412.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7882 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(10681KB) ( )   基于FTM（Front Tracking Method）对倾斜壁面下的二维不混溶、不可压缩流体的Kelvin-Helmholtz（K-H）不稳定性进行数值模拟.研究壁面倾角，速度梯度层厚度以及理查德森数对K-H不稳定性发展的影响.研究表明，壁面倾角越大，K-H不稳定性发展越快，卷起的液体越多；倾斜壁面下速度梯度层厚度的增加对界面卷起表现出抑制作用.理查德森数重力项越大，界面卷起越缓慢，而理查德森数表面张力项对界面卷起高度的影响较小.

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一维双流体模型的压力修正算法 王智, 邹高域, 宫敬, 白剑锋, 翟博文 2019, 36(4): 413-420.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7892 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2147KB) ( )   针对一维双流体模型，通过推导双流体模型的压力修正方程，及相含率修正方程，将原本应用于单相不可压流动的压力修正系列算法推广至双流体模型求解，提出双流体模型的压力修正算法.在离散过程中运用高阶有界格式，在保证二阶以上精度的基础上克服了由相含率分布的阶跃所造成的数值结果非物理震荡.与公开发表算例进行对比，验证求解的可靠性.

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计算顺磁-铁磁相变临界磁场的一种方法 马文杰, 张平 2019, 36(4): 421-426.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7857 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5141KB) ( )   利用线性自旋波方法并结合Hellmann-Feynman定理引入一种计算量子磁性系统临界磁场的方法.计算两种特殊模型的临界磁场，并将理论结果与数值结果进行比较，理论值与数值结果高度吻合，验证了理论方法的准确性.

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c/uA及mi/me取值对于磁重联过程的影响 钱仁锋 2019, 36(4): 427-439.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7881 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(7859KB) ( )   构造控制电磁场散度误差的有限差分方法，该方法结构简单，可将电磁场散度误差控制在舍入误差量级.该方法应用到GEM，得到的结果与已发表文献类似.研究双流体模型中可调参数光速和离子与电子的质量比对磁重联过程的影响.结果表明：光速增加后，净电荷的积累减少，而重联率几乎不变.离子与电子质量比增加导致电流片变薄，从而使得重联加快.

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密封界面微孔结构的三维分形重构技术与泄漏特性 许国良, 朱一萍, 方林, 杜阳, 黄晓明 2019, 36(4): 440-448.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7889 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(9641KB) ( )   基于分形粗糙表面的三维数值重构技术，对界面微孔结构的分形表征进行详细研究，并应用分形多孔介质输运理论构建界面泄漏机理模型，建立微观形貌与宏观泄漏率之间的理论关系式.用有限元分析法对单粗糙峰的接触变形进行模拟，获得最大孔径的变形位移，实现微观接触力学与微观泄漏模型的有效耦合.应用所提出的预测模型对金属垫片泄漏率进行计算，结果与已有实验结果相吻合.由预测模型可知，粗糙表面分形维数、特征尺度系数以及变形位移量对微孔几何结构影响显著，是影响界面泄漏率的关键因素.

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基于量纲分析和达西定律的地下化学爆炸气体泄漏规律 钟巍, 田宙, 王铁良 2019, 36(4): 449-456.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7886 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2517KB) ( )   针对周围是均匀岩石介质的地下化学爆炸，研究爆炸后爆室内气体的泄漏规律.利用量纲分析，得到影响气体泄漏时间的主要物理量，包括气体动力学粘度、爆室内超压、围岩孔隙率及围岩厚度的平方与渗透率的比值等，并初步给出它们之间的函数关系.然后基于达西定律，推导计算气体泄漏时间的解析公式.得到的气体泄漏时间计算公式与通过量纲分析得到的定性函数关系式完全相符，二者从不同的角度对同一问题给出了相容的结果.可为地下化学爆炸气体泄漏的理论分析和规律性研究提供研究思路和工具，为地下爆炸有关的工程估算提供参考依据.

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切比雪夫有理逼近方法在放射性核素特征量计算中的应用 张彬航, 袁显宝, 张永红, 唐海波 2019, 36(4): 457-464.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7894 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5912KB) ( )   基于切比雪夫有理逼近方法，结合欧洲活化数据库EAF，自主开发了中子活化计算程序AMY，支持核素密度、活度、衰变热、潜在生物危害、清洁因子及接触剂量率等放射性核素特征量的精确计算.为了验证AMY的正确性和有效性，选取欧洲活化手册中的基础核数据库进行测试，并与活化程序FISPACT-2007的计算结果进行对比.结果表明两者的计算结果吻合较好，且AMY的计算效率略高于FISPACT-2007.

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基于自适应差分进化算法的阵列侧向测井快速反演 倪小威, 徐思慧, 冯加明, 刘迪仁 2019, 36(4): 465-473.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7858 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(8749KB) ( )   严格意义上的电测井反演在每一次反演算法迭代过程中都要进行多次正演计算，耗时长，在复杂三维地层模型中电测井数据的实时反演不太可能实现，对现场实时高效处理电测井数据提出了挑战.本文基于径向阶跃介质模型，预先计算正演响应，在反演过程中直接进行线性插值调用，大大节省反演时间.提出一种自适应差分进化算法，将阵列侧向反演问题转化为一种非线性的全局优化问题，通过与经典差分进化算法、马奎特算法进行比较，自适应差分进化算法具备寻优成功率高（90%）、平均迭代次数少（21）、抗噪性好的特点.利用不同侵入条件下的层状介质模型进行算法验证，结果表明改进算法反演的电阻率较视电阻率更加接近储层真实电阻率，可以满足油气藏评价的需要.

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分子动力学模拟方解石和白云石润湿性 柴汝宽, 刘月田, 王俊强, 辛晶, 皮建, 李长勇 2019, 36(4): 474-482.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7868 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(23678KB) ( )   利用分子动力学模拟研究油水分子在方解石和白云石表面的吸附，分析体系的平衡构型、相对浓度、径向分布函数和吸附能，研究方解石和白云石的亲水性并对比二者差异.根据油水分子吸附规律分析方解石/白云石-油水体系作用机理.研究表明：白云石-油水体系更易达到热力学稳定状态并且体系更加稳定；方解石和白云石表面均能够优先吸附水分子并在表面形成双层结构的水膜.其中，白云石表面对水分子吸附强度大于方解石；稳定吸附过程分为两步：范德华力、静电力和O（CaCO3，CaMg（CO3）2）-H（H2O）氢键共同影响下水分子向晶体表面移动并吸附形成紧密吸附层；O（H2O）-H（H2O）氢键作用下游离的H2O向晶体表面靠近形成扩散层.从分子尺度解释方解石/白云石亲水特性，为碳酸盐岩储层润湿性研究奠定理论基础.

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芯片表面的冷极性分子静电阱与微阱阵列 吴言, 刘思琪, 李胜强 2019, 36(4): 483-490.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7880 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(6571KB) ( )   提出一种利用三根载荷金属杆来实现在芯片表面陷俘冷极性分子的静电阱.给出空间静电场等高线分布.通过调节电极电压操控阱中心距离芯片表面的高度.用经典的蒙特卡罗方法模拟冷分子被装载和囚禁的动力学过程.方案对中心速度为11 m·s-1的冷分子束，最大装载效率可以达到40%，阱中分子的温度大约为25 mK.方案可以进一步微型化、集成化，形成一维和二维静电微阱阵列，在量子计算、低维物理等方面有应用价值.

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过渡金属单硼化物TMB的第一性原理研究 秦平, 高振帮, 刘海敌, 陈英才 2019, 36(4): 491-497.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7860 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(7724KB) ( )   基于密度泛函理论平面赝势波法的第一性原理计算，研究过渡金属单硼化物TMB（以3d系列中的TiB、VB和CrB；4d系列中的ZrB、NbB和MoB；5d系列中的HfB、TaB和WB为例）的热力学稳定性、力学性质和微观机制.发现过渡金属单硼化物的热力学稳定与硬度异常的规律.当价电子浓度为8 e·（f.u.）-1时，热力学最稳定，且硬度最高.计算TMB的电子结构，发现TMB的价电子浓度为8 e·（f.u.）-1时，pd共价键合，有效阻碍了金属双层之间的位错滑动，防止剪切变形，致使其具有高硬度.

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基于局部序参数的电网同步性能优化 邹艳丽, 王瑞瑞, 吴凌杰, 姚飞, 汪洋 2019, 36(4): 498-504.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7897 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5907KB) ( )   采用类Kuramoto模型对电网中的节点进行建模，利用局部序参数描述节点的局部同步能力.研究发现相比小功率节点，大功率节点到其直接邻居节点更难达到同步.提出一种网络耦合强度的非均匀分配方法，在网络总耦合强度不变的情况下，增大大功率节点到其直接邻居节点的耦合强度以及相关节点对之间的连边耦合强度，减少其余节点对间的耦合强度.研究表明，这种方法可以在一定范围内降低电网的同步临界耦合强度，改善网络的同步性能；但当这种耦合强度的非均匀性过大时，网络的同步性能开始恶化.