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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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收录年代

    几类典型应用的代数多重网格算法并行可扩展瓶颈分析

    毛润彰杜皓田鸿运黄思路...
    403-417页
    查看更多>>摘要：对于大规模稀疏线性代数方程组,代数多重网格(AMG)是具有最优计算复杂度的求解算法,但由于其算法流程复杂,导致难以取得理想的并行可扩展性能,难以定位和分析其并行可扩展瓶颈.通过分析 AMG 算法的性能骨架和通信模式,归纳了三类可扩展性能瓶颈,并引入稀疏矩阵通信域的概念来刻画稀疏模式对并行通信性能的影响.针对辐射流体力学、结构力学、航空发动机三类实际应用的 6 个具有不同稀疏模式特征的典型算例,实现了多粒度并行可扩展性能瓶颈的定位与分析,总结了未来 AMG并行性能优化方向.

    代数多重网格并行预条件算法并行可扩展性性能分析性能瓶颈

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    定常不可压Navier-Stokes方程的两水平grad-div稳定化有限元方法

    王雅莉郑波尚月强
    418-425页
    查看更多>>摘要：使用标准的混合有限元方法数值求解定常不可压 Navier-Stokes 方程所得速度解的精度常常受压力的影响.为了克服或减弱压力对速度精度的影响,本文将 grad-div稳定化方法和两水平有限元方法相结合,提出数值求解定常不可压 Navier-Stokes方程的两水平 grad-div稳定化有限元方法.首先在粗网格上求解 grad-div 稳定化的非线性 Navier-Stokes问题,然后在细网格上分别求解 grad-div 稳定化的 Stokes 型、Newton 型和 Oseen 型的线性问题.最后给出数值算例验证两水平 grad-div稳定化有限元方法的高效性.

    Navier-Stokes方程grad-div稳定化两水平方法有限元方法

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    波动方程的高精度数值解方法

    袁洪旺王希胤李金
    426-439页
    查看更多>>摘要：本文提出重心 Lagrange插值配点法求解(2+1)维波动方程和(3+1)维波动方程.介绍了重心 Lagrange插值法并且给出配点法的矩阵格式.波动方程的解函数和初边值条件均用 Lagrange插值近似,利用配点法得到离散方程,获得波动方程的矩阵表达式.分别用附加法和置换法施加波动方程的初边值条件.数值算例表明:重心Lagrange插值配点法求解波动方程具有较高的计算精度和计算效率.

    重心Lagrange插值波动方程配点法矩阵格式

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    柱坐标系"分解"思想WLP-FDTD的PML实现

    朱大伟陈海林徐佳琛周晓晓...
    440-452页
    查看更多>>摘要：从柱坐标系下传统时域有限差分(FDTD)的基本方程出发,解决传统加权 Laguerre 多项式(WLP)-FDTD算法在计算上存在内存消耗大和计算效率低的问题.本文的"分解"思想分为两部分,首先,在频域上对电磁场方程进行第一次分解,并代入 PML参数,将分解后的时域方程转换至 Laguerre域,使原三维双向求解问题转换为二维单向规模来求解,降低计算的内存消耗.其次,通过 LU分解对求解规模降低后的 Laguerre域系数矩阵实施第二次分解,实现规避大型稀疏矩阵求解的第一步,进而通过追赶法求解三对角电磁场方程,以提高计算效率,带动内存消耗的降低.算例证明:对比传统 WLP-FDTD法,本文算法可在内存消耗上降低 57%,计算效率提高 49%左右,且在不丢失精度的情况下,具有较好的电磁波吸收效果,误差反射系数可达-70 dB.

    加权Laguerre-FDTD法分解思想LU分解追赶法降低求解规模

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    CCWENO型高阶熵稳定格式的保平衡性

    刘沙沙郑素佩张成治封建湖...
    453-462页
    查看更多>>摘要：针对带源项的底部非平坦浅水波方程,本文对高阶紧致中心加权基本无振荡(CCWENO)型熵稳定格式的保平衡性进行研究,证明了格式的保平衡性,通过一维和二维数值算例进行验证.数值结果表明:高阶 CCWENO型熵稳定格式具有保平衡性,即便在较粗网格下也能够准确捕捉解的微小扰动.

    保平衡性熵稳定格式浅水波方程CCWENO重构静水稳态

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    微管流中双囊泡惯性迁移的有限元分析

    刘烨琳郝鹏丁明明
    463-471页
    查看更多>>摘要：采用基于流固耦合的有限元方法,对二维模型中的双囊泡组合在微管流中惯性迁移现象进行系统研究.研究结果表明:初始位置对称的两个圆形囊泡惯性迁移的平衡位置始终关于管道中央对称,且随着雷诺数(Re)的增加,其平衡位置会越来越靠近管道中央.其次,对由圆形囊泡和椭圆形囊泡组成的双囊泡体系,当圆形囊泡和椭圆形囊泡初始位置分别位于管道两侧时,圆形囊泡惯性迁移的平衡位置随着雷诺数的增加几乎不变,但椭圆形囊泡向管道中心偏移并跨过中心向管道另一侧偏移,最后随着雷诺数的增加而缓慢向壁面移动,并在 Re≥500 时,椭圆形囊泡的径向位移达到最大值.当圆形囊泡和椭圆形囊泡位于管道同侧时,随着雷诺数的增加,无论椭圆形囊泡是前置或后置,其最终平衡位置更接近管道壁面.根据囊泡的受力阐释了其背后的物理机制,相关结果可促进惯性微流控技术在囊泡的精准分离和操控等方面的应用.

    双囊泡惯性迁移有限元

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    低气压容性耦合Ar/CH4等离子体的放电特性

    殷桂琴姜永博黄禹田
    472-479页
    查看更多>>摘要：为进一步了解在容性耦合等离子体放电时的放电机理与入射到极板处的粒子状态,通过 Particle-In-Cell/Monte Carlo Collision(PIC/MCC)程序模拟氩气与甲烷混合气体放电,分别对不同Ar/CH4 比例和不同极板间隙条件下的电子密度、CH+4、CH+3 基团粒子浓度、电子能量概率(EEPF)分布,以及对到达极板边界粒子的能量角度分布和粒子种类进行模拟计算.模拟结果表明:在固定 Ar/CH4 为 9∶1时随着极板间距的增大,放电中心的电子密度、Ar+、CH-2 和 H-离子密度均呈现先下降后上升的趋势,而 CH+4 与 CH+3 离子密度变化趋势正好相反;极板间距增大时,电子能量概率分布由双麦克斯韦分布变为单麦克斯韦分布;到达极板中电子占比较大,随极板间距的变小,到达极板处的 Ar+概率先降低后升高,到达极板的 CH+4、CH+3 和 CH+2 离子比例随极板间距增加而增加.在固定极板间距时,随CH4 含量的增加,放电中心的电子密度、Ar+密度均呈现下降趋势,CH+4、CH+3、CH-2 和H-离子的密度均呈上升趋势;极板间距的变化对 EEPF分布的影响比 CH4 比例变化的影响更加明显;随 CH4 含量的增加,到达极板的电子占比变化不明显,Ar+离子的占比明显减小,而到达极板处的 CH+4、CH+3、CH+2 和其余的离子比例均有增加.

    容性耦合等离子体放电Ar/CH4混合等离子体PIC/MCC模拟

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    Mn、Sn掺杂无机钙钛矿CsPbI3非辐射复合的第一性原理计算

    张仁杰陶红帅
    480-486页
    查看更多>>摘要：采用密度泛函理论的第一性原理计算,研究了 Mn、Sn掺杂 α-CsPbI3 体系的缺陷形成能、转变能级和载流子非辐射复合系数.研究发现:Mn掺入CsPbI3 会使体系的晶格常数明显减小,Sn掺杂体系晶格常数略有减小,提高了材料的稳定性.两种体系的深能级缺陷均靠近导带,主要从导带中俘获电子.Mn、Sn元素的掺杂改善了完美体系声子能量分布情况,增强了材料的热输运能力.Sn 掺杂体系空穴的非辐射复合系数远高于 Mn 掺杂体系,且两种掺杂体系非辐射复合系数均高于含本征缺陷 Ii 和 ICs 的 CsPbI3,因此杂质可能引入了非辐射复合中心.这些研究结果为 Mn、Sn掺杂 CsPbI3 体系在实验上提供了数据支持,为 CsPbI3 钙钛矿的掺杂改性提供了理论指导.

    CsPbI3钙钛矿第一性原理转变能级非辐射复合

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    含能离子盐TKX-50状态方程及热力学性质的第一性原理研究

    周梦陶应奇周晓云张宇龙...
    487-493页
    查看更多>>摘要：采用基于密度泛函理论的第一性原理,结合德拜模型和晶格动力学理论,对二羟基联四唑羟铵盐(TKX-50)在温度和压力加载下的热力学性质和状态方程进行研究.计算表明:TKX-50 在零温零压下的晶格参数与实验数据吻合较好.在此基础上分析了 TKX-50 在不同温度和压力下的晶格结构演化及相关热力学性质.结果表明:TKX-50 晶格沿 a轴方向最难压缩;定容热容受压强和温度强烈的影响;德拜温度、格林艾森常数、热膨胀系数受压强影响较大.计算结果不仅揭示了温度和压力对 TKX-50 热力学性质的影响规律,为预测和解释其温压性能提供指导,也能够为 TKX-50 工程应用和风险评估提供必要的理论支撑.

    高温高压TKX-50热力学性质第一性原理

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    冷速对快凝Ni50Zr50合金团簇结构遗传与演化特性的影响

    祁青华文大东陈贝高明...
    494-502页
    查看更多>>摘要：采用分子动力学方法,模拟研究 6 个不同冷速下液态 Ni50Zr50 合金的快速凝固过程,用双体分布函数、原子团类型指数、遗传跟踪等方法对快凝合金的微结构特征与演化特性进行表征和分析.结果表明:Ni50Zr50 玻璃合金中数目最多的原子组态是 Z11 Kasper团簇,而非二十面体.快凝合金中的特征团簇趋向于聚合在一起形成中程序,其数目随冷速的降低而增加.基本团簇的结构遗传均起始于 Tm～Tg 的过冷液相区,其中 Z11 Kasper团簇在 Tg以上的附近温区具有最高阶段遗传分数.提高冷速有利于过冷液相区中基本团簇的阶段遗传分数增加和遗传的起始温度升高.冷速诱导的 Ni50Zr50 合金玻璃形成能力(GFA)的提高可以归因于特征团簇(如 Z11 Kasper 团簇)遗传能力的增强.

    Ni50Zr50合金分子动力学冷速团簇遗传

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