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2023年, 第40卷, 第4期
刊出日期：2023-07-25 上一期    下一期
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DLR-F11高升力构型的数值模拟 郭勇颜, 曾志春, 何磊, 何乾伟, 严雪琴, 赵钟 2023, 40(4): 401-415.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8612 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(29391KB) ( )   基于国家数值风洞(NNW)风雷软件(PHengLEI), 针对AIAA第二届高升力会议DLR-F11全机构型开展气动特性数值模拟, 以评估软件对复杂高升力外形低速流动模拟能力。研究内容主要包括网格收敛性分析、雷诺数影响分析, 以及缝翼滑轨和襟翼滑轨整流罩影响分析。通过与试验结果、其他参考值对比分析表明: 对高升力外形, 软件在线性段的计算结果具有较高可信度, 在失速迎角附近的模拟结果也与参考值相当, 在考虑滑轨和滑轨整流罩等复杂构型后, 也能正确捕捉到关键分离流动特征。

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晶体相场法研究金属微互连结构形变过程对界面Kirkendall空洞生长的抑制机理 马文婧, 王进, 郭慧, 吕美妮, 张宏泽, 李冬德 2023, 40(4): 416-424.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8618 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(21865KB) ( )   应用晶体相场方法模拟研究金属微互连结构形变过程对界面Kirkendall空洞生长的抑制作用。主要研究在金属微互连结构对称界面不同取向差的情况下, 双向恒定速率应变对Kirkendall空洞微观组织及生长动力学的影响。研究结果表明: 金属微互连结构界面在双向恒定速率应变作用下有非晶化趋势, 界面原子错配度和缺陷密度增大, 进而抑制Kirkendall空洞的生长; 双向恒定速率应变不改变Kirkendall空洞在对称界面取向差情况下的形核方式, Kirkendall空洞的形核方式为体系形核点饱和后的晶界形核; Kirkendall空洞在金属微互连结构小角度对称和大角度对称界面皆为均匀分布; 随着演化时间的延长Kirkendall空洞平均尺寸和面积均逐渐增大; 随着小角度对称界面取向差的增大Kirkendall空洞平均尺寸、面积和生长指数均逐渐降低; 随着大角度对称界面取向差的增加, Kirkendall空洞平均尺寸和面积逐渐减小, 而生长指数逐渐增大。双向恒定速率应变可有效减小Kirkendall空洞生长尺寸和面积, 抑制Kirkendall空洞的生长, 进而提升金属微互连结构的可靠性。

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NiAl合金纳米线弯曲形变行为的分子动力学模拟 韦昭召, 刘凯, 李会军 2023, 40(4): 425-435.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8594 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(8099KB) ( )   本文采用分子动力学模拟研究不同条件下NiAl合金纳米线的弯曲形变行为。研究结果表明: NiAl合金纳米线弯曲过程包括弹性和塑性形变两个阶段, 其中, 在弹性形变阶段计算得到纳米线的弯曲模量为48.9 GPa, 与已有计算结果接近; 而纳米线塑性形变以应力诱发B2→L10马氏体相变为变形载体, 且形变行为不依赖于体系温度、应变速率及纳米线尺寸等因素, 即使在低温和高应变速率下纳米线也表现出良好的弯曲塑性和弯曲强度。此外, NiAl合金纳米线在弯曲作用下具有近零滞后的超弹性特征, 弯曲形变在卸去载荷时可完全回复。

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导向磁场对非对称多重X线重联演化过程的影响 李灵杰 2023, 40(4): 436-442.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8627 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(8947KB) ( )   采用二维可压缩电阻性磁流体力学模型, 研究导向磁场(By0)对非对称多重X线磁场重联过程的影响。研究发现: 对于未加By0时有多重X线重联发生的情形, 加入By0之后, 会加快次级磁岛的出现。当By0增加到一定程度后, 该促进效应有所减弱。而对于未加By0时无多重X线重联发生的情形, 加入一定大小的By0之后, 会诱发次级磁岛的产生, 即诱发了非对称多重X线重联。进一步研究发现, 当By0增加到一定程度后, 将无法诱发非对称多重X线重联。两种情形均表明, By0的加入可以促进或者诱发非对称多重X线重联, 且存在一个阈值, 当By0超过这个阈值之后, 该促进或诱发效应开始减弱。所得结果可以用于解释一些卫星观测现象, 尤其对空间物理中有关导向磁场非对称多重X线重联观测结果的理解有参考价值。

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钇铁石榴石自旋波导管中磁钉扎对自旋波模的影响 乔士柱, 王晓波, 杨国全 2023, 40(4): 443-452.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8608 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(12669KB) ( )   利用微磁模拟，研究钇铁石榴石自旋波导管边界的磁钉扎对其中自旋波动力学的影响。模拟结果表明: 磁钉扎引起的双磁子散射将自旋波散射到多个方向，使得自旋波在k空间的分布更加分散。自旋波模的演化表明: 不同自旋波模的共振场不同，而双磁子散射使得自旋波模的共振场更为接近。另外，双磁子散射通过改变自旋波模的弛豫速率，改变了自旋波模的共振强度，幅度可达40%。增大自旋波导能够降低磁钉扎的影响，可以用来提升自旋波导的性能。

 

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一氟二氯乙烷分子在外电场中的光谱特征和解离特性 刘启帆, 闫好奎, 布玛丽亚·阿布力米提, 向梅, 安桓, 郑敬严 2023, 40(4): 453-460.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8591 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5761KB) ( )   利用密度泛函理论在B3LYP/6-311+G(d, p)水平上研究不同外加电场下(-0.05~0.05 a.u.)一氟二氯乙烷分子的光谱特征和解离特性, 其中包括该分子基态结构、总能量、偶极矩、最高占据轨道能级、最低空轨道能级、能隙、红外光谱、拉曼光谱、紫外可见光吸收光谱及C原子与Cl原子间势能曲线等数据在电场下的变化趋势。在y轴方向上, 随着负向电场的增强, C原子与Cl原子核间距增长、最高占据轨道能级减小, 体系总能量、最低未占据轨道能级、能隙先增大后减小, 偶极矩先减小后增加。外加电场会影响一氟二氯乙烷分子红外光谱、拉曼光谱与紫外可见光吸收光谱的吸收强度和吸收峰频率, 红外光谱、拉曼光谱与紫外可见光吸收光谱随着电场变化出现红移或蓝移现象。C原子与Cl原子间势垒随着负向电场增加逐渐减小, 并在电场达到-0.05 a.u.时C原子与其中一个Cl原子发生断裂, 当分子中一个C—Cl键断裂后, 施加强度为-0.04 a.u.的电场时另外一个C—Cl键发生断裂, 分子在电场下发生逐步解离, 研究结果完善了一氟二氯乙烷分子受外电场影响的理论数据。

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EAST高约束运行条件下离散阿尔芬本征模的数值模拟 朱万坡, 胡双辉, 欧阳学锋, 欧阳思杰, 兰源丹 2023, 40(4): 461-472.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8636 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(10224KB) ( )   运用磁流体力学数值模拟程序和磁流体力学-回旋动理学混合模拟程序对EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)装置上具有内部输运垒(ITB)高约束运行模式下的离散阿尔芬本征模(αTAE, α是等离子体压强梯度的参数)进行模拟研究。结果表明: 在EAST上ITB以内的芯部区域存在丰富的αTAE, 且在运行参数下多支αTAE被激发为不稳定模式。在EAST上预演的稳态运行方案中, αTAE分布在了更大的径向范围内, 强的负磁剪切, 减少了ITB局域内的αTAE。模拟对比了DIII-D装置和中国聚变工程试验堆(CFETR)上与EAST预演方案具有相似运行条件下的αTAE。结果发现与EAST上类似, 在DIII-D与CFETR中, 同样由于强的负磁剪切, 在ITB内的强磁剪切区域并不存在αTAE。在CFETR核心区域出现了更高频率的αTAE, 且在高能量粒子条件下激发出了更丰富的αTAE。

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含支节金属-介质-金属型等离激元波导的传输线计算模型 关建飞, 陈陶 2023, 40(4): 473-481.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8629 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(6555KB) ( )   为了揭示含支节金属-介质-金属(MIM)型表面等离激元(SPPs)波导透射率谱线的形成机理, 提升基于MIM波导支节结构的微纳光学器件结构设计与性能仿真的效率, 利用MIM波导与微波传输线之间导模特征的相似性, 基于菲涅耳反射公式提出MIM波导支节的修正传输线计算模型。该模型能够有效地计算SPP波在MIM波导支节末端反射产生的附加相位延迟, 从而更加精确地计算MIM波导侧向连接的支节腔对主波导中SPPs模式透射率的调制作用。采用修正传输线模型计算MIM波导侧向耦合单、双支节腔的透射率谱曲线, 并与有限元仿真结果进行对比。结果显示该修正解析模型与经典传输线模型相比, 在预测透射率极小值波长位置方面拥有更高的精度; 同时与数值仿真过程相比, 该模型又具有更高的计算效率。

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二次电子发射系数对含有超广延分布电子的等离子体器壁电势的影响 赵晓云, 张丙开, 李世刚, 唐义甲 2023, 40(4): 482-489.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8611 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1059KB) ( )   采用一维模型研究本底电子为麦氏分布的等离子体中存在部分超广延分布的高温电子情况下的二次电子发射系数对器壁电势的影响。数值模拟结果表明: 当器壁二次电子发射系数较小时, 器壁电势随着超广延分布电子与本底电子的浓度比值、温度比值、以及超广延参量这些参数的增加而减小; 当器壁二次电子发射系数较大时, 器壁电势则随着超广延分布电子与本底电子的浓度比值、温度比值、以及超广延参量值的增加而增加。

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电磁场耦合忆阻Izhikevich神经网络电活动研究 陆丽梅, 韦笃取 2023, 40(4): 490-499.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8582 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(22929KB) ( )   考虑到电磁场的影响, 在Izhikevich神经元模型中引入电场变量和磁通变量, 利用电突触耦合构建神经网络, 研究电磁场耦合忆阻Izhikevich神经网络集体动力学行为。数值仿真发现: 随着电突触耦合强度的增大, 神经网络逐渐达到同步状态, 并且神经元的放电模式也会随之改变。增大磁场耦合值可以提高神经元的放电活性, 并且对网络同步也有一定的促进作用, 而增大电场则会抑制神经元的放电活动。另外, 当电突触与磁场耦合共同作用时, 磁场耦合值越小, 电突触耦合更能有效促进网络同步; 在电突触耦合强度的作用下, 电场抑制电活动的效果更明显。研究结果可望为理解神经系统中的信号编码和传递提供新的见解。

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棋盘模型同步优化质量交换网络 易智康, 崔国民, 周志强, 肖媛, 熊思恒, 马秀宝 2023, 40(4): 500-510.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8566 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(4163KB) ( )   提出一个质量交换网络的棋盘模型, 该模型具有结构紧凑、表达简洁、流股排列顺序可以灵活改变等特点。我们在强制进化随机游走算法中加入随机消去传质单元阶段, 将算法与棋盘模型相结合, 并以传质量作为优化变量。最后, 使用蚀刻厂回收铜与废水脱酚算例进行验证, 所获结构的年综合费用比文献的最优值下降5.8‰和1.6‰, 该同步优化方法具有良好的搜索区域和搜索能力。

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基于图像分割的盐丘识别算法研究 娄莉, 张丰侠, 韩柏迅 2023, 40(4): 511-518.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8588 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(4877KB) ( )   提出一种基于图像分割的盐丘识别方法实现自动化、高精度地识别盐丘。该方法在原始U-Net网络基础上进行迁移学习, 加载预训练模型的SENet用作编码器的主干网络, 对地震图像中的盐丘特征进行增强, 突出图像中的重要特征, 抑制不重要的特征。针对盐丘分割任务特点, 引入Lovasz-Softmax损失函数进行标准化实验, 提升对盐丘边界的分割效果。在TGS盐体识别挑战赛提供数据集上的实验结果表明: 该方法最终在测试集上取得了97.5%的准确率和87.26%的交并比, 与UNet、USKNet相比交并比分别提升了12.59个百分点和1.6个百分点。

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基于NG-RC电机系统的混沌预测 曹文鑫, 韦笃取 2023, 40(4): 519-526.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8615 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(6317KB) ( )   基于下一代储备池计算实现电机系统混沌预测, 并能够基于已有数据预测未知变量数据。与传统储备池计算相比, 下一代储备池计算所采用数据本身直接连接, 需要的训练数据集更小。并且下一代储备池计算通过高维转换避免了传统储备池网络复杂的参数优化计算, 使得计算速度实现大幅提升。这一研究结果为电机系统混沌预测提供一种研究思路。