过刊目录

2020年, 第37卷, 第3期
刊出日期：2020-05-25 上一期    下一期

---

全全选选:

导出引用 EndNote Ris BibTeX

隐藏/显示图片

Select

CH4/空气简化动力学机理数值验证 余亦泽, 徐胜利, 张竹鹤, 张梦萍 2020, 37(3): 253-262.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8061 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1697KB) ( )   选择绕圆柱预混燃烧算例，验证CH4/空气三种简化动力学机理（16s41r、15s19r和53s325r）.考虑均匀来流，忽略湍流和湍流与燃烧相互作用以及燃料扩散效应，假设层流有限反应速率，采用保自由流5阶WENO格式求解多组分Euler方程组，得到CH4/空气预混燃烧流场温度等值线、沿驻点线压力和温度及其CH4、CO和CO2质量百分数分布.结果表明：三种简化动力学机理给出的流场均出现弓形激波和火焰面，弓形激波和火焰驻点距离及其形状、诱导区宽度和简化动力学机理相关.当圆柱直径增大，弓形激波和火焰向圆柱上游移动，对应的驻点距离均增大，诱导区宽度变短，点火延时变小，但火焰和弓形激波位置次序未变化.53s325r模型要比16s41r模型和15s19r模型精度要高，点火延时覆盖的压力和温度范围也较宽，所有简化机理均未完全反应，在较大圆柱直径下游达到化学平衡.

Select

格子Boltzmann方法分析加热尺寸和瑞利数对可变形开口腔内自然对流的影响 唐古月, 娄钦, 李凌 2020, 37(3): 263-276.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8046 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5115KB) ( )   采用格子Boltzmann方法对可变形腔体内自然对流问题进行数值研究，给出平均努赛尔数的经验关系式.腔体左壁加热长度分为左壁面的整个区域（H）和左壁面的中间区域（0.5H）两种情况，右壁向外界环境开放，上下边界绝热且可以上下移动，以此调节右出口尺寸.主要研究瑞利数（104 ≤ Ra ≤ 106），右出口尺寸（1.0H ≤ L ≤ 2.0H），左壁加热尺寸（Lh=0.5H或Lh=H）对腔体内等温线、流线、局部努塞尔数和平均努赛尔数的影响.结果表明：腔体内换热随着瑞利数的增大越来越强烈，表现为椭圆形准静止区域更加靠近上绝热壁，且热分层厚度逐渐变小，平均努赛尔数增加.而右出口尺寸的增加，对于两种加热尺寸下腔内的换热效果有不同程度影响，其中与加热尺寸为左壁面的全部区域Lh=H相比，加热尺寸为左壁面的中间情况Lh=0.5H时，右侧开口尺寸的增加对换热效果的影响不显著.此外，左壁加热尺寸为0.5H时显示出比加热尺寸为H时更高的平均传热效率.最后，针对不同的加热尺寸，提出加热面平均努赛尔数与Ra数及右壁面开口尺寸L*之间函数关系的经验预测，拟合效果满足工程实践与设计需要.

Select

三维格子Boltzmann方法研究上升双气泡的运动特性 胡玉, 孙涛 2020, 37(3): 277-283.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8048 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(6318KB) ( )   应用格子Boltzmann三维模型，对双气泡在静水中的运动进行数值研究.采用八点差分和十八点差分格式分别求解一阶▽φ和二阶▽2φ可以有效避免气液密度比过大造成的数值不稳定问题.结果表明：当两个相同直径的气泡在上升时，位置靠上的气泡形状变化像单气泡上升一样，而位置靠下的气泡会受到前一个气泡尾迹的影响，并有很明显的形状变化.当两个气泡直径不同时，不管初始位置如何，大气泡总会对小气泡造成强烈的影响.

Select

基于GCV-FFT方法的超声速压缩拐角流场气动光学效应计算 周志超, 许凌飞, 任天荣, 顾村锋 2020, 37(3): 284-298.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8065 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(27207KB) ( )   研究超声速压缩拐角流动，基于Rytov近似，采用广义卷积-快速Fourier变换（GCV-FFT），直接求解非均匀介质中的Helmholtz方程，获得激光光束的散射场和衍射场的复振幅分布.给出包括光强、光程差、斯特列尔比、相对光强、光束质心位置和有效光束宽度等气动光学参量.可以看出，激光光束在湍流场区域内传输，光强度分布逐渐出现起伏和偏离.穿过流场区域后，由于衍射作用，光束产生较大幅度的扭曲、偏离和破碎.压缩拐角区的流场对光束质量的影响明显大于充分发展湍流区.从相对光强的分布形态来看，光束的破碎似乎与流场的小尺度相干结构相关.采用传统的OPD均方差或加权均方差值估算获得的斯特列尔比的误差较大，更为准确的方法应该通过计算PSF来进行评估.

Select

超短激光打孔中快速相变的格子玻尔兹曼模拟 王子墨, 李凌 2020, 37(3): 299-306.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8056 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(6318KB) ( )   采用双重分布函数的格子玻尔兹曼模型，对单脉冲激光金属打孔过程中的快速相变传热进行研究.模型考虑了金属材料熔化后熔体的流动换热，并采用浸没移动边界方案对过程中的固液界面进行追踪.采用纯导热模型和考虑对流的换热模型计算，将结果和试验进行对比，结果表明：在激光打孔过程中熔体的流动对相变传热产生较大影响，采用考虑流动换热模型的结果与实验更接近.进而对熔化速度、熔化深度以及温度场的变化进行分析，并探讨不同激光工艺参数对相变过程的影响.模拟发现一个脉冲结束后，激光的脉宽越大，孔深越小，孔径越大，且最高温度较短脉冲激光越低.

Select

二维半线性扩散反应方程的高精度全隐格式及其多重网格方法 张林, 葛永斌 2020, 37(3): 307-319.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8042 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(13831KB) ( )   针对二维非定常半线性扩散反应方程，空间导数项采用四阶紧致差分公式离散，时间导数项采用四阶向后Euler公式进行离散，提出一种无条件稳定的高精度五层全隐格式.格式截断误差为O（τ4+τ2h2+h4），即时间和空间均具有四阶精度.对于第一、二、三时间层采用Crank-Nicolson方法进行离散，并采用Richardson外推公式将启动层时间精度外推到四阶.建立适用于该格式的多重网格方法，加快在每个时间层上迭代求解代数方程组的收敛速度，提高计算效率.最后通过数值实验验证格式的精确性和稳定性以及多重网格方法的高效性.

Select

配置点谱方法求解一维圆柱梯度折射率介质中的辐射传热 吴鸣, 周瑞睿, 李本文 2020, 37(3): 320-326.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8028 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(699KB) ( )   发展一种配置点谱方法，计算包含半透明各向异性散射介质的圆柱系统中的辐射传热.介质具有梯度折射率，并且散射反照率随空间位置变化.通过与精确解或其他方法的结果对比，验证配置点谱方法的准确性.结果表明：配置点谱方法仅采用少量的节点数就可以得到准确的辐射热流量.

Select

基于U-Net的盐体识别方法 卢新瑞, 黄捍东, 李帅, 尹龙 2020, 37(3): 327-334.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8044 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(7387KB) ( )   卷积神经网络在计算机视觉领域取得重大突破，利用其强大的图像处理能力，将地下沉积盐体的识别问题转化为图像语义分割问题，应用深度卷积神经网络实现盐体地震图像的像素级语义分割.本文在U-Net基础上，增加网络深度并同时引入批归一化和Dropout处理，使得神经网络模型具有更高的可信度和更强的泛化能力.通过实验发现，在卷积层之后引入批归一化处理，并在池化层和叠加层之后引入Dropout可以稳定提升模型对盐体图像的分割性能.

Select

月海盆地区壳-幔界面补偿地形体积估计的球谐算法 钟振, 张腾, 肖文君 2020, 37(3): 335-340.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8049 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2914KB) ( )   提出基于壳-幔界面补偿地形的球谐系数直接求解补偿地形体积的方法.结果表明：补偿地形的体积仅与其球谐展开系数和常高地形展开系数乘积之和有关，进而简化了运算的复杂度，提升了计算效率.与模型地形的体积相比，算法的误差较常规的算法小.可以根据不同窗口形状，估计补偿地形的体积及其剩余质量.将算法应用于月球物理参数的估计，为月海盆地区弹性厚度的估计提供有益的参考.

Select

一种内部公用工程进化的换热网络优化策略 姜逸文, 崔国民, 鲍中凯, 刘火林, 周金佳 2020, 37(3): 341-351.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8060 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1841KB) ( )   在换热网络优化问题中，采用内部公用工程代替换热温度交叉的不可行匹配能使优化得以继续，同时扩大求解空间，但可能因增加额外的固定投资费用而使其作为差解在进化过程中被接受下来，导致优化效率下降.鉴于此，首先分析内部公用工程对优化进程可能造成的负面影响，提出一种内部公用工程的进化策略，对于具有一对内部公用工程的结构，首先通过扩大其年综合费用以进行惩罚，从而降低其接受的概率，继之，针对仍被接受的内部公用工程结构，在每次迭代时均强制内部公用工程进行随机游走，合理调整其大小，从而改善结构性能.采用两个算例验证策略提升了算法优化效率.

Select

介质中双缺陷电荷对碳纳米管场效应晶体管量子输运特性的影响 魏志超, 王能平 2020, 37(3): 352-364.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8054 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(6332KB) ( )   用非平衡格林函数理论和紧束缚模型近似计算长沟道弹道输运p型碳纳米管场效应管中电流强度.研究当场效应管介质（SiO2）中存在两个带电缺陷时，载流子散射所引起的电流强度减小和栅极阈值电压偏移量与缺陷位置的关系.介质中两个缺陷所带电荷Q1=Q2=+e（-e为电子电荷），都靠近源极或者都靠近漏极，或者一个电荷靠近源极另一个电荷靠近漏极.在工作状态下，所引起的电流强度相对减小比介质中只存在单个正电荷Q=+e且靠近源极（或漏极）时所引起的电流强度相对减小大得多.如果两个正电荷都在沟道中央附近，随着两个电荷的轴向距离减小，栅极阈值电压偏移的绝对值明显增加.栅极阈值电压偏移可达到-0.35 V.

Select

应变对单层砷烯结构拉曼散射的影响 赵一程, 郭俊宏, 胡芳仁 2020, 37(3): 365-370.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8057 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5342KB) ( )   应用密度泛函理论对应变下的单层砷烯拉曼光谱的变化进行研究.由于材料的结构对称性较低，由外部应力诱发的形变不仅可以造成拉曼模式分裂，还可以引发拉曼模式偏移.计算表明：拉曼峰位的变化与应变正相关，建立了应变与峰位移动间的定量关系，为在实验中识别砷烯结构的应变提供依据.

Select

Fibonacci序列一维光子晶体色散关系解析解和数值解的对比研究 李岩 2020, 37(3): 371-378.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8047 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1502KB) ( )   利用转移矩阵方法给出Fibonacci序列一维光子晶体能带，等频率表面的解析公式，同时给出物理量，如等效相折射率、群速度、波矢量的解析式.利用解析公式以及时域有限差分方法对一维光子晶体的色散关系进行对比研究.结果表明：在强调制一维光子晶体色散关系的计算中，数值方法与解析方法得到的结果总体趋势保持一致.但在弱调制一维光子晶体中，等频率表面的数值结果出现了颠覆性的错误.因而，对于弱调制光子晶体色散关系的数值结果，必须通过解析计算或数值模拟计算等方法进行验证.