过刊目录

2023年, 第40卷, 第1期
刊出日期：2023-01-25 上一期    下一期
---
主编推荐    研究论文   

全全选选:

导出引用 EndNote Ris BibTeX

隐藏/显示图片

Select

主编寄语 2023, 40(1): 1-1.  摘要 ( )   HTML ( )   PDF(527KB) ( )

Select

周毓麟先生在计算物理领域的成就与贡献———纪念周毓麟院士百年诞辰 北京应用物理与计算数学研究所 2023, 40(1): 2-3.  摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1502KB) ( )

主编推荐

Select

科学计算的历史与展望 汤涛 2023, 40(1): 4-13.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8620 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(6919KB) ( )

研究论文

Select

非定常Navier-Stokes方程的并行两水平稳定有限元算法 王湛煌, 郑波, 尚月强 2023, 40(1): 14-28.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8546 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(10317KB) ( )   使用标准的有限元方法求解非定常Navier-Stokes方程所得速度误差常受压力误差影响，且误差随粘性系数的减少而增大。为了增强压力的鲁棒性，本文引入grad-div稳定项，以提高近似解的精度，提出数值求解非定常Navier-Stokes方程的并行两水平grad-div稳定有限元算法，其时间和空间离散分别采用隐式Euler格式和Galerkin有限元方法。首先在全局粗网格上求解非线性grad-div稳定问题，然后在相互重叠的细网格子区域上并行求解grad-div稳定问题，以校正粗网格解。最后给出数值实验验证理论分析的正确性和算法的有效性。

Select

压力修正算法对刮削层等离子体输运方程数值求解性能的影响 朱仁柱, 何家丰, 黄泰豪, 阮行磊, 徐宇晨, 郭晋, 刘天元, 毛世峰, 叶民友 2023, 40(1): 29-39.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8525 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(9960KB) ( )   基于C++撰写测试程序，研究SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations)、SIMPLEC(SIMPLE Consistent)、SIMPLER(SIMPLE Revised)、SIMPLEX(SIMPLE Extrapolation)以及PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)等压力修正算法对刮削层等离子体Braginskii输运方程数值求解性能的影响。测试程序采用SOLPS(Scrape-Off Layer Plasma Simulation)的等离子体模型方程，数值计算针对简化平板模型开展。结果表明: 5种压力修正算法均能使程序收敛至正确的结果，其中PISO算法的收敛速度最快，SIMPLE、SIMPLEC、SIMPLER、SIMPLEX的收敛速度无明显差异。

Select

Hf-Ta-C-N四元化合物的结构、力学及电子性质的第一性原理研究 程翔, 冯军伟, EvgeniiTikhonov 2023, 40(1): 40-46.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8543 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5821KB) ( )   基于进化算法和第一性原理计算，预测四元化合物HfxTa8-xC7N(x=1~7)的晶体结构。与二元HfC和TaC的晶体结构相似，这些四元HfxTa8-xC7N晶体结构属于岩盐结构。计算结果表明：随着有效价电子浓度(VEC)的增大，HfxTa8-xC7N的体模量逐渐增大；当VEC等于8.875时，剪切模量和杨氏模量达到最大值；维氏硬度在VEC等于8.25时达到最大值。因此，可以通过VEC的设计，得到具有综合力学性质优异的四元HfxTa8-xC7N化合物。计算HfxTa8-xC7N的电子性质，并分析力学性质与电子性质之间的关系。

Select

油气混合润滑状态下滑动轴承润滑特性的数值模拟 房立庆, 张浩, 师素双, 王明川, 陈东亮, 师占群 2023, 40(1): 47-56.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8553 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(4357KB) ( )   基于润滑剂是流体和气泡核的混合物且其分布符合均一性的假设，引入空泡动力学模型并与滑动轴承流体动压润滑雷诺方程相耦合，建立油气混合润滑状态下的润滑模型。利用非线性轴心轨迹求解方法实时更新轴承位置, 而后运用包括欧拉法、4-5阶龙格库塔法与有限差分法进行数值模拟，探究油气混合润滑状态下初始含气率对滑动轴承轴心轨迹和润滑特性的影响。

Select

基于数据驱动管道流体湍流模型的系数修正及流动特性分析 梁炜光, 桑建兵, 田红艳, 段文杰, 陶雅萍, 李烽韬 2023, 40(1): 57-66.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8517 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5419KB) ( )   为提高RANS湍流模型数值模拟的精度，基于人工神经网络对RANS中标准k-ε湍流模型系数进行预测与修正，并对受壁面射流扰动的管道流场进行分析。首先建立管道流的有限元模型，同时考虑壁面射流对管内流体流动状态的影响，对管道流的流动进行有限元仿真，得到管道流受扰动后的速度场分布。其次，搭建预测标准k-ε湍流模型系数的神经网络模型，预测描述管道内速度场变化趋势的标准k-ε湍流模型系数。最后, 将新的系数带入有限元模型计算，并与实验数据对比，发现修正后的湍流模型对管道各部分速度场的模拟精度均有较大提升，对标准k-ε湍流模型系数的预测与修正可以提高模型对管道内速度场变化趋势的模拟精度。

Select

基于代理模型和深度强化学习的试井自动解释方法 董鹏, 廖新维 2023, 40(1): 67-80.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8533 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(13302KB) ( )   基于深度确定性策略梯度(DDPG)算法，提出一种基于深度强化学习的试井曲线自动解释方法。将该方法应用于4种不同试井模型条件下的曲线自动拟合。为提高训练效率，建立基于LSTM神经网络的试井代理模型。通过训练智能体与代理模型交互，最终得到最优曲线拟合策略。结果表明：曲线参数解释的平均相对误差为5.51%，平均计算时间为0.427 s，计算速度相较物理模型提高两个数量级。该方法在案例应用中参数解释平均相对误差为4.32%，证明了方法的可靠性。

Select

基于虚拟单元法及损伤模型压驱注水数值模拟方法 察鲁明, 冯其红, 王森, 徐世乾, 刘高文, 黄文欢 2023, 40(1): 81-90.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8538 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(7257KB) ( )   基于Biot线弹性接触理论建立流体与基质之间的本构方程，采用虚拟单元法对岩石应力应变场进行离散求解。基于连续损伤模型引入损伤因子，建立相应破裂准则，从而定量描述压驱注水过程中裂缝动态扩展情况。建立针对低渗透油藏压驱注水的数值模拟方法，开展压驱注水对开发效果的影响研究。模拟结果表明: 压驱注水能够改善基质内油水渗流能力，扩大水驱波及面积；天然裂缝系统在压驱注水过程中能够被快速激活，从而建立了油水井间有效压力传播系统；早期压驱注水可以保持较高地层压力，提高累产油量且降低产量递减速度，从而提高最终采收率。

Select

高维混沌系统的多元函数投影同步及其保密通信方案 李震波, 唐叶芝 2023, 40(1): 91-105.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8550 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(16073KB) ( )   提出一种改进的函数投影同步方案——多元函数投影同步。与现有的比例因子为一元函数的函数投影同步方案不同，本文讨论的比例因子为多元函数。在该方案下，系统间的同步行为更复杂、更难以预测，驱动与响应系统将在更高的维度中展现出相关性。基于改进的主动控制方法，研究四维能源系统和超混沌蔡氏系统的多元函数投影同步问题，并设计同步控制器。在数值模拟中，分别针对比例因子为多元线性函数和多元非线性函数情况进行同步仿真，实现了系统之间的多元函数投影同步。利用上述同步，设计相应的保密通信方案，以正弦信号和灰度图像信号作为信息信号进行保密通信仿真，并通过引入小波阈值去噪算法进行抗噪声模拟。结果表明: 提出的同步方案可行，所设计的保密通信方法有效，具备较好的保密性和稳健性。

Select

忆阻Hopfield神经网络的初值位移调控动力学及其图像加密应用 孙亮, 罗佳, 乔印虎 2023, 40(1): 106-116.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8547 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(32101KB) ( )   利用改进的多稳态忆阻器模拟神经元耦合突触，提出一种忆阻Hopfield神经网络(HNN)模型。用分岔图、Lyapunov指数谱、相图、庞加莱截面等对其动力学行为进行理论分析与数值仿真。结果表明: 该忆阻HNN不仅能够产生不同拓扑结构的混沌吸引子，而且能够产生高度依赖忆阻初值的位移调控动力学行为。最后，基于该忆阻HNN设计一种混沌图像加密系统，重点分析系统的直方图、相关性、信息裔以及密钥敏感性。结果表明：所设计的图像加密算法能够有效抵抗各种内外统计分析攻击，具有较高的安全性。

Select

传导阻滞和折返效应对螺旋波演化行为的影响 李成乾, 关富荣, 邓敏艺 2023, 40(1): 117-126.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8552 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(12503KB) ( )   采用元胞自动机模型研究传导速度恢复关系导致的传导阻滞与折返效应及其对螺旋波演化行为的影响，发现稳定螺旋波的形状、螺旋波的爱克豪斯失稳及多普勒失稳均与传导阻滞及折返效应有关：稳定螺旋波呈现内凹形是因为系统沿各方向的阻滞程度不同，呈菱形是因为所有元胞沿斜向传导的电信号都被严重阻滞；螺旋波的爱克豪斯失稳源于螺旋波外围存在较强的传导阻滞及因此导致的电信号折返，两者共同作用造成开始于外围的波臂断裂；螺旋波的多普勒失稳产生于出现在波头附近的较强传导阻滞，这种传导阻滞使波头附近的波臂沿某个方向挤压而沿另外方向拉伸，导致开始于波头附近的波臂断裂。本研究从细胞水平和电信号传导角度解释螺旋波不同演化行为的产生原因。