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期刊信息/Journal information
计算物理
计算物理

沈隆钧

双月刊

1001-246X

jswl@iapcm.ac.cn

010-62014411-2647、2292、2171

100094

北京市海淀区丰豪东路2号

计算物理/Journal Chinese Journal of Computational PhysicsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊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。
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    一类求解含静态裂缝线弹性问题的预条件扩展有限元方法

    范鹤潇陈星玎
    151-160页
    查看更多>>摘要：基于几何型扩展有限元离散方法,研究含静态裂缝线弹性问题的高效区域分解预条件算法.为了构造Schwarz型预条件算法,采用一种特殊的裂尖型区域分解策略,将计算区域分解为包含所有分支增强自由度的裂尖子区域和仅包含标准有限元自由度与Heaviside增强自由度的常规子区域.基于该区域分解策略,推导一类高效的乘性和限制型乘性Schwarz区域分解预条件子,对裂尖子问题进行精确求解,而对常规子问题则非精确求解.数值实验验证了算法的有效性.

    扩展有限元算法区域分解预条件子静态裂缝问题

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    非等温eXtended Pom-Pom泊肃叶流动的光滑粒子流体动力学方法模拟

    许晓阳赵雨婷
    161-171页
    查看更多>>摘要：开展非等温黏弹性泊肃叶流动的光滑粒子流体动力学(SPH)方法模拟,其中流体的黏弹特性依据eXtended Pom-Pom(XPP)本构模型进行建模和计算.推导温度方程的SPH离散格式,并依据时温等效原理考量流体的黏弹特性对温度的依赖.将SPH模拟结果与利用有限体积方法得到的结果进行比较,验证SPH方法模拟非等温XPP泊肃叶流动的准确性和有效性.利用 4 个不同粒子初始间距进行模拟,讨论SPH方法的数值收敛性.研究温度方程的引入对泊肃叶流动带来的影响.深入分析不同物理参数对流动过程的影响.

    光滑粒子流体动力学eXtendedPom-Pom模型非等温泊肃叶流动

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    大液滴撞击不同润湿性小球的三维格子Boltzmann方法模拟

    王习文叶学民李丹李春曦...
    172-181页
    查看更多>>摘要：采用三维多松弛(MRT)Shan-Chen的格子玻尔兹曼方法(LBM)模拟液滴撞击不同润湿性固体小球(液滴直径与小球直径比大于 1)的动态过程,在多种方法验证计算模型准确性的基础上,探究液滴韦伯数、小球表面润湿性对液滴撞击小球动态过程的影响,以及液滴撞击小球后形成片层的几何特征与球面润湿性的关系.结果表明:液滴撞击小球后将形成钟罩形的片层,撞击亲水小球后的片层则会出现凹痕.当小球表面润湿程度一定时,片层的最大底径随韦伯数增大而增加.撞击亲水小球时,片层形成后会完全闭合,韦伯数越大,且片层完全闭合的时刻越早,并在闭合过程中片层容易发生破裂.而撞击疏水小球时,韦伯数越大,则片层发生破裂的时刻越早;在片层打开过程中,破裂后的片层成环条状下落,即片层的几何特征受韦伯数和小球润湿程度的共同影响.

    液滴撞击小球动态特征润湿性三维格子玻尔兹曼方法

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    有机太阳能电池内分子间载流子复合动力学研究

    李冲王美姣葛琳曹连振...
    182-192页
    查看更多>>摘要：基于载流子复合对有机太阳能电池光伏效率的重要影响,采用扩展的Su-Schrieffer-Heeger紧束缚模型结合非绝热量子动力学方法,对有机太阳能电池内的分子间载流子复合动力学进行理论研究.首先,模拟并揭示了正、负载流子在给/受体界面处的分子间电荷复合动力学过程,发现分子间的载流子复合表现为分数电荷复合并伴随能量的损失.随后,研究体系带阶Δ、电场、热效应和受体分子的聚集对分子间载流子复合动力学的影响.结果表明:体系带阶Δ表现为载流子的复合势垒,带阶越大越利于抑制载流子的复合.电场可以通过诱导正、负电荷的空间离域抑制载流子的复合,特别是,当电场足够强时可以将复合的电荷转移态解离为自由载流子.热效应会引起给/受体材料在位能的随机涨落,降低载流子的复合势垒,进而加剧载流子的复合.受体分子的聚集会诱导电子在受体分子之间的扩展,增大界面处正、负电荷中心的距离,从而抑制载流子的复合.

    有机太阳能电池电荷转移态载流子复合能量损失

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    球状胶束中表面活性剂脱附的离子调控机制

    温伯尧高根英路熙关松涛...
    193-202页
    查看更多>>摘要：建立耦合伞状采样的粗粒度分子动力学方法,研究球状胶束中表面活性剂分子的脱附过程,揭示表面活性剂聚集数、盐种类及浓度对表面活性剂脱附过程的影响机制.发现球状胶束半径及偏心率均随聚集数增加而增大,盐浓度的影响主要取决于抗衡离子的半径和吸附特性,半径更大、吸附更强的水杨酸根离子对胶束结构的影响更为显著;基于伞状采样方法获得了表面活性剂脱附自由能、脱附时间等关键参数,发现球状胶束中表面活性剂脱附自由能和脱附时间均随聚集数和盐浓度呈非单调变化,揭示其主要机制为离子吸附引起的静电屏蔽作用;发现自由能在表面活性剂脱附过程中起主导作用,结合胶束热力学理论发展了临界胶束浓度预测方法,获得了临界胶束浓度下胶束尺寸的分布范围.

    胶束表面活性剂脱附离子调控分子动力学自由能计算

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    碳纳米管内水吸附行为及等量吸附热的巨正则Monte Carlo模拟

    刘晨刘忠军赵明慧敖庆波...
    203-213页
    查看更多>>摘要：采用巨正则蒙特卡罗方法对单壁碳纳米管-水吸附体系进行计算模拟,通过对吸附和脱附等温线、局部密度分布、等量吸附热等进行表征,系统研究 298 K时孔长、孔径以及表面强度对孔隙内水吸附行为的影响.结果表明:孔径效应对孔内水吸附行为影响显著,随着孔径逐渐增大,水分子先后以单链水、双链空心水环、水团簇的排列状态在孔内完成吸附.孔长在 4～8 nm范围内时,随着孔长变大,发生吸附的初始压力越来越小,但当孔长增加到10 nm时,其对初始吸附压力的影响不再明显.最后,随着表面强度增大,发生水吸附的初始压力越来越小;同时,较小表面强度水分子的毛细蒸发相变过程瞬间完成,而当表面强度提高到 40 K时,毛细蒸发相变过程则呈现出连续、逐渐完成的特点.

    碳纳米管吸附作用蒙特卡罗模拟等量吸附热相变

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    金红石TiO2辐照损伤模拟研究

    高旭东孙淑义魏雯静李公平...
    214-221页
    查看更多>>摘要：利用分子动力学方法对金红石TiO2 中O及Ti沿着不同方向的离位阈能进行模拟计算,结果表明:各方向O的离位阈能普遍低于Ti的离位阈能,O的离位阈能基本在 27.50～77.50 eV之间,而Ti的离位阈能在 90.00～120.00 eV之间.同时对能量为 1.0、5.0 和 10.0 keV的O PKA及Ti PKA造成的级联辐照损伤进行探究,结果表明:能量小于 10.0 keV的O PKA及Ti PKA产生的主要是点缺陷,且点缺陷的数量在0.10～0.20 ps内达到峰值,在经过数ps的演化后,超过 90.0%以上的缺陷复合,只有不足 10.0%的缺陷保留下来,即金红石TiO2 中的缺陷在缺陷产生初期有较高的自我恢复能力.

    金红石TiO2离位阈能级联损伤分子动力学

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    含正多边形纳米孔次生多裂纹的一维六方压电准晶体的反平面剪切问题

    郭怀民姜丽娟赵国忠徐国明...
    222-231页
    查看更多>>摘要：利用Gurtin-Murdoch 表界面理论和复势法,讨论一维六方压电准晶体含纳米级正n边形孔口次生多裂纹的反平面问题,得到电场、声子场和相位子场强度因子和能量释放率的精确解.通过算例讨论纳米级孔口次生裂纹形貌对能量释放率和场强度因子的影响.结果显示:当缺陷达到纳米尺寸时,在声子场、相位子场和电场相互耦合作用下会产生表面效应,缺陷尺寸越小表面效应越明显,裂纹条数越多场强度因子越小,随着缺陷尺寸的变大,表面效应的影响会逐渐减弱,最后趋于经典断裂理论的结果.

    一维六方压电准晶正n边形孔口次生多裂纹能量释放率表面效应

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    钴纳米环层叠阵列的厚度对磁特性的影响

    黄倩南何雨洁范春龙温昌林...
    232-238页
    查看更多>>摘要：基于蒙特卡罗(MC)方法与快速傅里叶变换微磁学(FFTM)方法,模拟不同厚度层叠阵列钴纳米环的磁化动力学特征.研究发现:厚度不同的钴纳米环的磁滞回线均出现"双稳态"特征,且系统的"涡旋态"的形成及稳定性与厚度明显相关.进一步研究表明:纳米环层叠阵列的厚度对系统达到饱和所需要的外磁场有较大的影响,磁滞回线的台阶宽度ΔHfc 也与厚度相关,模拟结果与实验事实接近.

    蒙特卡罗方法快速傅里叶变换微磁学方法纳米环层叠阵列厚度磁特性

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    Ce1.66Mg1.34Co3和α″-Fe16N2多层梯度膜磁反转性质的微磁学模拟

    陈立谦张素英
    239-244页
    查看更多>>摘要：为了改善永磁薄膜的磁性能,基于微磁学理论,使用编程软件OOMMF针对Ce1.66Mg1.34Co3和α″-Fe16N2交换耦合多层梯度膜的磁化过程进行模拟,系统研究磁晶各向异性梯度对多层膜性能的影响,分析体系的剩余磁化强度、矫顽力、磁滞回线和磁化反转过程中的能量变化.研究表明:减小磁晶各向异性梯度或增加界面处磁晶各向异性的差值,可以有效提高薄膜的矫顽力和剩余磁化强度,从而改善磁性能.通过计算磁矩分布发现一种磁涡旋态,这种磁涡旋态的产生过程伴随系统能量的增加.

    多层梯度膜矫顽力微磁学模拟磁化反转

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