计算物理

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《计算物理》 关注(): 期刊周期：双月刊; 期刊级别：北大核心; 国内统一刊号：11-2011/O4; 国际标准刊号：1001-246X; 主办单位：中国核学会; 主管单位：中国科学技术协会; 查看计算物理近十年数据入口>>>; 上一本期杂志：《纳米技术与精密工程》期刊信息; 下一本期杂志：《数值计算与计算机应用》核心期刊论文

　　【杂志简介】

　　《计算物理》是由中国科学技术协会主管、中国核学会主办、北京应用物理与计算数学研究所承办的计算物理学科综合性学术刊物，其宗旨是充分反映我国计算物理学科前沿的研究成果，促进国内外学术交流，推进计算物理学的发展。计算物理是物理学与科学计算相结合的交叉学科。在物理学相关领域内，凡从事物理建模和计算方法研究，并应用先进计算机获得计算结果的工作，均属投稿范围。本刊特别欢迎在国民经济建设和高科技领域内，运用高性能计算方法解决涉及物理学问题的有创造性的研究成果。

　　【收录情况】

　　国家新闻出版总署收录

　　1992年获“全优期刊”奖

　　《CAJ-CD规范》执行优秀奖

　　【栏目设置】

　　主要栏目：研究论文、研究简报、软件介绍。

　　杂志优秀目录参考：

　　二维三温辐射(磁)流体力学拉氏计算中的人工粘性分裂技术戴自换，邬吉明，丁宁，DAI Zihuan，WU Jiming，DING Ning

　　三维光滑接触界面上的分配参数滑移面算法姜玉曦，周海兵，熊俊，刘文韬，JIANG Yuxi，ZHOU Haibing，XIONG Jun，LIU Wentao

　　标模外形化学非平衡流场数值模拟李俊红，潘宏禄，程晓丽，沈清，LI Junhong，PAN Honglu，CHENG Xiaoli，SHEN Qing

　　激波冲击火焰的流动拓扑研究朱跃进，董刚

　　火星进入热环境预测的热力学模型数值分析苗文博，吕俊明，程晓丽，艾邦成，MIAO Wenbo，LV Junming，CHENG Xiaoli，AI Bangcheng

　　一种基于连续核函数展开的跨声速气动力修正法刘祥，孙秦，武亮，LIU Xiang，SUN Qin，WU Liang

　　多孔介质内混溶流体间粘性指进现象的格子Boltzmann模型金鑫，刘高洁，郭照立，JIN Xin，LIU Gaojie，GUO Zhaoli

　　基于JASMIN框架多物理耦合程序的性能优化及分析任健，武林平，申卫东，REN Jian，WU Linping，SHEN Weidong

　　分离压作用下波纹状基底上含活性剂液滴铺展稳定性李春曦，杨保才，叶学民，LI Chunxi，YANG Baocai，YE Xuemin

　　高阶间断伽辽金时域有限元方法分析三维谐振腔叶珍宝，周海京，YE Zhenbao，ZHOU Haijing

　　德拜色散媒质的三维时域电磁逆散射技术刘广东，余广群，范士民，LIU Guangdong，YU Guangqun，FAN Shimin

　　气顶油藏油气界面移动距离的计算张安刚，范子菲，宋珩，ZHANG Angang，FAN Zifei，SONG Heng

　　基于GPU求解椭圆型偏微分方程的并行算法曹建伟，徐翔，王友年，CAO Jianwei，XU Xiang，WANG Younian

　　位错及掺杂对球铁冲击韧性影响的电子机理杨忠华，刘贵立，曲迎东，李荣德，YANG Zhonghua，LIU Guili，QU Yingdong，LI Rongde

　　兰州理工大学学报投稿：往复式压缩机故障诊断方法研究

　　摘要：我国现代科技发展迅速，自动化机械程度逐步完善和提高，设备各零件间的联系更加紧密。若其中某一部件出现故障，容易造成整个机械设备瘫痪。频繁的设备故障会带来经济损失，甚至是人员伤亡事故。文章通过阐述往复式压缩机的常见故障问题和原理特点，结合案例研究故障诊断方法。

　　关键词：兰州理工大学学报,往复式压缩机,故障诊断方法,自动化机械,人工智能系统,小波分析法技术

　　在机械设备的实际操作运行过程中，如果可以及早预报和诊断其隐含的故障问题，在压缩机没有分解的情况下，就可以正确判断设备出现故障的具体位置，采用先进的动态测试技术和传感技术以及计算机信号对故障进行处理，分析机械异常状况的原因及解决措施，这对预防事故的发生、促进经济效益的提高都具有重大意义。

　　计算物理最新期刊目录

耦合Gross–Pitaevskii方程的一类时间高精度守恒型数值格式————作者：李鑫;张蓉蓉;阮德清;

摘要：本文在传统拉格朗日乘子方法的基础上，提出一种改进的拉格朗日乘子法，借助优化思想，对耦合Gross-Pitaevskii方程设计一类时间方向高精度的守恒型数值格式。整个格式由两部分组成：一、利用高精度半隐格式离散原始模型作预测；二、利用相同方案近似优化模型作校正。搭配适当的空间高精度保结构离散，全离散数值格式具有时空高精度特性，并自然地满足离散情形下原模型的质量和能量守恒。相关数值实验验证了新方法的...

含集中热容二维热传导方程的一个高精度有限差分算法————作者：施蕾蕾;王廷春;

摘要：本文对一类含有集中热容的二维热传导方程的初边值问题进行数值研究. 文章首先将原问题转化为一个内部界面模型，即在奇异点处的内部边界条件和非奇异点上的标准热方程；然后对内部边界条件引入一个新的离散方法，使之具有较高的二阶精度，并采用二阶有限差分法对非奇异点上的热方程进行离散. 新算法在保障精度的前提下，可在不同子区域上选择不同的网格步长，从而确保奇异点恰好落在网格节点上；接着对算法的唯一可解...

稳态多孔介质方程的混合增广有限体积方法————作者：刘文杰;张志跃;王同科;

摘要：本文针对稳态多孔介质方程提出一种新型混合增广有限体积方法。对于完全非线性退化扩散系数情形，基于常数变易法思想成功构造了一种可恢复含增广变量的Puiseux级数展开的鲁棒方法。通过增广变量“无缝耦合”奇异子域和正则子域，并在正则子域上构造均匀网格增广有限体积格式，实现了对稳态退化问题的高效求解。通过一维、二维稳态多孔介质问题验证了方法的有效性。一维数值实验表明对于不同参数取值的稳态多孔介质方程，该方...

混序全显BOR-FDTD算法的CPML/PML实现————作者：朱大伟;陈海林;沈忠文;贾秀玲;李镇;

摘要：为改进FDTD(时域有限差分)算法在电磁波传播效率方面的不足，构建混序FDTD算法的CPML/PML(卷积/完全匹配层)实现，并应用至BOR(旋转对称)柱形结构。首先，对BOR-FDTD算法的电磁场方程进行时域至频域的转换，进而对其频域方程进行坐标伸缩变换，并添加CPML/PML辅助函数后再次转换至时域。其次，获取系数矩阵，并引入微扰项，得到两子时间步下BOR-FDTD算法CPML/PML实现的新...

基于活化伽马能谱的天然钆热中子吸收截面测量研究————作者：郝俊;王国辉;胡继峰;杨廷贵;何燎原;戴耀东;

摘要：为提高天然钆材料热中子吸收截面测量的精度，本文提出一种基于热中子活化伽马能谱的数值反演方法。该方法通过构建特征X射线与瞬发γ射线在特定能区内的能量—计数转换关系，实现截面参数的定量求解，有效规避传统测量中因组织不均或几何建模复杂所带来的误差。研究选用? 50 mm × 1 mm钆圆片，在0.025 eV热中子照射下进行蒙特卡罗模拟，提取40～200 keV能区能谱特征，推导能量转换系数，并完成截面...

分层结构孔隙内流动换热的LBM模拟————作者：魏佳琪;王新宇;张凯;王亮;陆规;

摘要：以发汗冷却技术为应用背景，基于D3Q19格子Boltzmann方法（LBM）研究了分层结构多孔介质的孔隙构成和热物性参数对温度场的影响。采用球形颗粒堆积和随机生成方法对分层孔隙结构进行了重构，并计算分析了孔隙率、固体热导率、分层厚度占比和分层层数影响下的温度分布和传热特性。结果表明，沿流动方向的孔隙率越大，多孔介质固体的温升变化率越快；上疏下密结构孔隙内的固体温度比上密下疏结构低，而双层间的固体导...

基于机器学习的有机光伏材料光电转换效率预测————作者：张晨翔;吴华;王艳杰;温芝璠;史喆;赵玉杰;张宏洋;石文琪;

摘要：随着全球清洁能源需求的持续上升，为解决传统有机光伏(Organic Photovoltaic，OPV)材料开发中出现的实验周期长、试错成本高等问题，机器学习辅助OPV材料的开发模式已引起广泛关注。首先，本文收集了公开文献中的OPV材料数据，搭建了一种融合图卷积网络（Graph Convolutional Network，GCN）与图注意力网络（Graph Attention Network，GAT...

非线性Klein-Gordon方程的长时间守恒傅里叶拟谱方法————作者：成越;江山;

摘要：本文运用Crank-Nicolson型的拟谱方法对具有弱非线性项的三次非线性Klein-Gordon方程的长时间动力学行为进行数值研究，并建立了算法的最优误差估计。由误差估计可知，网格选取的最佳策略为h≤O(ε^β/T)，τ≤O(ε^β/2)。此外，通过时间方向的尺度变换可将带弱非线性项的Klein-Gordon方程转化为具有高频振荡的形式，即解在空间方向变...

量子蒙特卡罗方法计算金刚石与单晶硅中的单空位正电子湮没寿命————作者：韩小溪;邓力;叶邦角;

摘要：本研究采用量子蒙特卡罗方法计算金刚石与单晶硅单空位缺陷的正电子湮没寿命，突破传统二体密度泛函理论的经验近似局限。通过直接求解多体薛定谔方程并结合变分与扩散蒙特卡罗方法，构建Jastrow-Slater多体波函数优化体系，基于64-1原子超胞模型实现精确计算。结果显示：金刚石单空位湮没寿命为149.4±3.9ps，与实验值152 ps高度吻合；单晶硅计算结果287.4±3.6ps，接近实验范围270...

耗散非线性薛定谔方程的Crank-Nicolson有限差分格式的无条件最优H¹误差估计————作者：徐梦桃;郭春晓;成越;

摘要：本文在Delfour-Fortin-Payre提出的全离散格式的基础上，讨论并得到了关于时间变系数耗散非线性薛定谔方程的Crank-Nicolson有限差分格式在时间和空间上均是二阶精确的，同时给出了该格式满足离散形式的质量和能量平衡定律，并给出了相应的证明过程。其次，在不受网格比约束的情况下，建立并证明了H¹范数下的最优误差估计。在分析该方案时，除了采用标准能量方法外，还运...

扩散方程在任意多边形网格上的高精度GDDG格式————作者：郭翰林;尹丽;崔霞;

摘要：本文提出了一种基于泰勒基函数的广义直接间断有限元（GDDG）方法，用于求解任意多边形网格上的扩散方程。该方法适用于包含扭曲四边形或任意多边形的复杂网格结构。数值实验表明，GDDG方法在任意多边形网格上能够有效求解扩散方程，其中A类算法可以达到最优（k+1）阶L²收敛和k阶H¹收敛，B类算法可以达到最优H¹收敛，特定参数选取下可以达到...

⁵Li系统的广义约化R矩阵理论分析————作者：韩旭;陈振鹏;叶涛;范昊洋;郭海瑞;

摘要：基于广义约化R矩阵理论，使用RAC程序（R-matrix Analysis code）综合分析了⁵Li系统中所有可以利用的实验数据，给出了氘核入射10^-3 ～20 MeV，质子入射10^-3 ～38 MeV能量范围内全套评价核数据，各反应数据内部自洽。其中积分截面包括³He（d，p）⁴He、...

基于全局扫描-自适应局部优化的深部煤层吸附气临界深度计算方法————作者：戴安娜;汪志明;黄天昊;燕朋银;

摘要：为了精确计算深部煤层吸附气含量的转折点，本文运用多元函数偏导数理论，深入量化温度和压力对吸附量的影响程度，通过多元函数极值点概念精准定义临界深度，并构建了与深度紧密关联的目标方程。在此基础上，提出了融合全局符号扫描与 Brent 局部优化算法的求解方法，用于获取深部煤层吸附气的临界深度，并引入科学的物理约束来筛选最优解，从而形成了一套适用于不同吸附模型的临界深度计算方法。相较于传统方法，该方法无须...

基于节点间断有限元方法的三维声学-弹性耦合介质波场模拟————作者：张懿洁;厉睿琪;高静怀;

摘要：为了准确模拟地震波在声学-弹性耦合介质中的传播，本文将节点间断有限元方法应用于三维声学-弹性耦合介质中的波场模拟。首先，详细地推导了节点间断有限元方法的数值格式，并建立了不同界面条件（声学-声学、声学-弹性及弹性-弹性界面）的迎风数值流通量计算公式。其次，本文针对不同耦合介质模型进行数值实验已验证本方法，包括水平界面、弯曲界面耦合介质模型，起伏地表模型。通过将本方法计算的数值结果与谱元法的结果进行...

不同退火温度对Fe₈₀P₂₀非晶合金微结构与力学性能的影响————作者：李兵兵;刘涛;高明;文大东;王小云;邓永和;

摘要：采用分子动力学模拟研究方法，系统研究了700 K至1700 K不同退火温度对Fe₈₀P₂₀金属玻璃微观结构和力学性能的影响。结果表明，退火温度是调控金属玻璃年轻化的关键因素。在1100 K时，样品的势能和自由体积达到最大，显示出明显的年轻化特征。随着退火温度的增加，P原子的配位数中P原子数量减少，导致自由体积降低。老化样品中类二十面体结构含量较高，而年轻...

一种基于压力过滤有限元格式的速度修正投影法————作者：尹林茂;肖福建;张玉龙;蒋秉颜;

摘要：以有限元格式为数值研究基础，根据压力离散比速度离散低1阶的思想，本文对传统速度修正投影法所得的压力进行过滤，得到一种基于压力过滤的速度修正投影方法。相关数值结果表明，相比于传统速度修正投影法，改进的方法有效抑制了压力震荡现象的产生。进一步的研究中，我们分析了压力震荡的产生原因，并发现压力震荡将随着时间步长不断减小的过程终将凸显

NaCl对N型甲烷水合物影响的理论研究————作者：郭平;周桐;罗强;邱毅;肖扬;陈昊阳;

摘要：基于密度泛函理论的第一性原理方法（DFT）对N型甲烷水合物中引入Na⁺和Cl^-后的三种结构进行了研究，得到其结构、电子和光学性质，结果如下：1)三种高对称位下的体积和N型水笼边长变化较大，且水分子结构及N型水笼氢键键长会随Na⁺和Cl^-的引入而发生显著变化，这主要是离子水合作用所导致，差分电荷密度分布也表明了这...

非正交网格上半导体漂移扩散模型的控制体有限元方法的研究————作者：马召灿;李光荣;赵振国;

摘要：本文通过将经典的Scharfetter-Gummel格式与矢量基函数结合，获得了一种在非正交网格上可以稳定、准确求解半导体漂移扩散方程的控制体有限元格式（CVFEM-SG）。应用该方法仿真了包括四边形网格MOSFET转移特征曲线、六面体网格BJT晶体管的稳态Gummel特性曲线等算例，测试结果表明新方法对于TCAD建模后的棱边非正交的四边形/六面体等大变形网格仍然具有良好稳定性和准确性

人工智能加速科学仿真、设计、控制和发现————作者：吴泰霖;

摘要：近年来，随着AI for science(科学智能)的蓬勃发展，人工智能与各门学科的交叉融合逐渐成为一个显著的科学研究趋势。但是，AI for science所涉及的范围很广、学科众多，因此，将其梳理成一个统一的体系能够更好地为初入领域的研究者导航。本文认为，尽管每一门学科研究的对象、方法看似千差万别，但人工智能可以为科学研究提供一套普适的范式和方法，解决各科学领域内的重要问题。本文将从科学仿真、...

磁控忆阻器耦合Hindmarsh-Rose神经元模型及其在DNA图像加密中的应用————作者：赵益波;杨清;于程程;刘明华;

摘要：提出一种磁控忆阻器模型，建立磁感应耦合Hindmarsh-Rose(HR)神经元模型。通过分岔图、李雅普诺夫指数谱、相位图以及时序图对所构建的神经元模型进行非线性动力学分析，进而将模型所产生的混沌序列应用于DNA混沌图像加密算法。实验结果表明：这种电磁感应HR神经元模型在磁感应强度的影响下能够产生多种放电模式和复杂的混沌行为，并且基于该模型产生的混沌序列具有随机性，初值敏感性，遍历性等特点，应用于...

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