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期刊信息/Journal information
中国科学（物理学 力学 天文学）
中国科学（物理学 力学 天文学）

王鼎盛 张杰

月刊

1674-7275

Physics@scichina.org

010-64015835

100717

北京东黄城根北街16号

中国科学（物理学 力学 天文学）/Journal SCIENTIA SINICA Physica,Mechanica & AstronomicaCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《中国科学》是中国科学院主办、中国科学杂志社出版的自然科学专业性学术刊物。《中国科学》任务是反映中国自然科学各学科中的最新科研成果，以促进国内外的学术交流。《中国科学》以论文形式报道中国基础研究和应用研究方面具有创造性的、高水平的和有重要意义的科研成果。在国际学术界，《中国科学》作为代表中国最高水平的学术刊物也受到高度重视。国际上最具有权威的检索刊物SCI，多年来一直收录《中国科学》的论文。1999年《中国科学》夺得国家期刊奖的第一名。
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    一种快速自适应LBM多层网格生成方法

    何鹏王良军张武朱文浩...
    136-151页
    查看更多>>摘要：基于笛卡儿网格的格子Boltzmann方法具有降低计算复杂度，易于自适应和处理复杂边界条件等优势，然而非贴体的特性导致在计算复杂几何或复杂流动时通常需要过大的网格量。为了缓解这个问题，对复杂几何进行局部的网格加密是一个有效的手段。其中，实现局部网格加密的关键在于快速网格生成和不同尺度网格之间的映射关系。本文通过设计新的数据结构和基于射线交点算法，提出了一种新的快速网格生成算法，并将其应用在两种基本单元下的多层网格格子Boltzmann方法中，从而进一步发展高效的网格生成技术。考虑射线法的算法特性，经预处理后的射线，通过新的数据结构可大幅度减少需要检索的物面单元数量。对于两种基本单元下的几何自适应多层网格，格心格式通过叉树结构构建不同层之间的网格映射关系，格点格式通过背景网格重叠确定映射关系。在两种格式的网格结果中，格心格式的多层网格受加密次数的影响相对较小，在加密9次的千万网格点量级下达到约589万个/s网格点的生成效率。格点格式受加密次数的影响较大，但在千万量级下仍达到约66万个/s网格点的生成效率，比目前已有方法提高了约40倍的效率。最后通过二维圆柱绕流、三维圆球绕流和三维潜艇的绕流求解验证了网格算法的准确性。

    格子Boltzmann方法快速网格生成多层网格数据结构

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    一种积分形式的湍流边界层壁面热流预测方法

    康泽宇孟响李栋张凯...
    152-162页
    查看更多>>摘要：本文基于雷诺平均能量方程提出了一种积分形式的湍流边界层壁面热流预测方法，该方法仅需要提供一个流向位置处的平均温度和法向热流密度剖面。此外，采用本方法预测壁面热流只需要远离壁面区域的平均流场分布，而不需要整个边界层内的流场数据。通过研究积分上下限对壁面热流预测模型精度的影响，发现积分上限和积分下限对模型相对误差的影响较小。经文献中大量的直接数值模拟和实验测量数据验证，该方法的相对误差在±4％以内。本文提出的壁面热流预测模型适用于不可压缩零压力梯度湍流边界层，具有精度高、鲁棒性强等优点。

    壁面热流湍流边界层预测模型直接数值模拟实验测量

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    低频高压大容量气枪气泡压力子波特性研究

    宁亦池张帅邱永成刘毅...
    163-180页
    查看更多>>摘要：随着海洋勘探逐渐向深海发展，大容量低频气枪的研究变得更加重要，降低探测波高频能量、提高低频能量成为气枪设计中亟待解决的核心问题。本文基于气泡动力学统一方程建立了大尺度低频气枪气泡动力学模型，该模型考虑了大尺度气枪气泡的迁移现象，通过模型对比证明了该模型的预测结果与真实大尺度低频气枪气泡的运动规律更加接近。本文基于该模型研究了气枪容积、工作压力、沉放深度及自由液面虚反射系数对气枪气泡迁移及压力子波等特性的影响。此外，深海勘探多使用气枪阵列增强探测压力波的能量，本文开展了不同间距和排列方式的双枪、三枪及四枪的压力子波特性研究。本文旨为新型大容量低频单枪枪体设计以及多枪组阵设计提供参考。

    大尺度气枪气泡气泡统一方程气泡迁移气枪阵列压力子波

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    PtSe2/MoSe2异质结非常规V-型能带对齐与物理场耦合下的稳定性

    李鑫焱李占海曹胜果韩佳凝...
    181-194页
    查看更多>>摘要：范德华异质结是二维材料的研究前沿及热点，特别是它的能带对齐方式，因为它决定异质结基本的电子性质。利用基于密度泛函理论的第一性原理方法，本文对过渡金属二硫化物PtSe2/MoSe2异质结的结构特性与电子结构进行了系统研究。计算的结合能和声子谱、分子动力学模拟以及力学性质研究表明，PtSe2/MoSe2异质结是高度稳定的，其实验制备是可行的。我们发现这种异质结具有与目前众多研究的异质结不同的特殊的V-型能带对齐。这是因为与2D界面垂直的能量相近的MoSe2层Se-pz轨道、Mo-dz2轨道与PtSe2层的Se-pz轨道存在层间耦合，诱发离域的价带最大(Valance Band Maximum，VBM)杂化态。此外，我们也检验了该V-型能带对齐在各种物理场(外电场、应变)耦合下的稳定性，发现异质结的VBM和导带最小(Conduction Band Minimum，CBM)对外部物理场耦合具有完全不同的响应。在较小的负电场下以及整个正电场范围内，或在较小的垂直拉伸下和整个垂直压缩应变范围内，两单层的VBM仍保持较强的轨道耦合，不因物理场效应而消除，导致PtSe2和MoSe2层的VBM态同步非常规移动，从而使异质结始终保持V-型能带对齐。这一新颖的非常规的能带对齐方式呈现高稳定性，对于研发基于PtSe2/MoSe2异质结的特殊的高性能光电器件具有巨大的应用潜力。

    PtSe2/MoSe2异质结结构稳定性轨道耦合与杂化V-型能带对齐物理场耦合

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    光控源漏极单层MoS2场效应晶体管中自旋和谷极化输运

    付旭日郭亚涛张明媚任宝藏...
    195-204页
    查看更多>>摘要：新型二维材料由于其独特的自旋和谷电子学性质，成为制备量子集成器件的关键材料。光学调控是改变二维材料特性的有效方法，近年来利用圆偏振光来操控谷自由度备受关注。本文基于Floquet散射理和转移矩阵方法，研究了光控源漏极单层MoS2场效应晶体管中自旋和谷极化输运特性。结果表明，与栅极光控单层MoS2场效应晶体管结构相比，在源漏极施加光场时，自旋和谷极化输运对栅压的响应更灵敏，特别是调控栅压方向便可以实现由K'谷极化输运占主导地位转换为K谷过滤效应。更有趣的是，在此结构中，当电子低能入射时，100％理想谷极化几乎不依赖于量子结构的尺寸。这些新的发现为新型过渡金属硫化物场效应晶体管提供了潜在的应用价值。

    自旋-谷极化输运圆偏振光MoS2场效应晶体管

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    原位生长2D CsPb2I4Br表面层增强无机CsPbI2Br钙钛矿稳定性及光电性能

    王桂强王东升陈凯飞常嘉润...
    205-214页
    查看更多>>摘要：提高无机钙钛矿材料的质量和结构稳定性是进一步提高无机钙钛矿太阳能电池光电性能的关键。本文通过表面重构反应在无机CsPbI2Br钙钛矿表面原位生成2D CsPb2I4Br层，形成2D CsPb2I4Br/3D CsPbI2Br双层无机钙钛矿异质结结构。CsPbI2Br钙钛矿表面重构反应引发钙钛矿二次结晶，明显减少了CsPbI2Br钙钛矿缺陷，提高了钙钛矿质量。2D CsPb2I4Br表面层的形成能有效保护CsPbI2Br钙钛矿不受外界侵蚀，显著增强了钙钛矿的稳定性。2D CsPb2I4Br/3D CsPbI2Br双层无机钙钛矿异质结增强了电荷分离和传输，减少了电荷复合。采用2D CsPb2I4Br/3D CsPbI2Br双层无机钙钛矿材料组装的碳基太阳能电池效率达到14。29％，与初始CsPbI2Br钙钛矿电池效率相比提高了29％，而且，CsPbI2Br钙钛矿太阳能电池的稳定性也有了显著提高。空气环境中贮存900h，未密封电池效率仍能保持初始值的90％以上。

    表面重构原位生长2D钙钛矿无机钙钛矿光电性能

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    基于多模态特征融合的太阳耀斑预报模型

    李蓉吴颖智田奇辉黄鑫...
    215-226页
    查看更多>>摘要：本文提出了一种基于多模态特征融合的太阳耀斑预报模型STCNet，其输入为太阳光球纵向磁图及其对应的磁场特征参数。该模型旨在使用两者之间的关联信息，充分利用不同模态信息的互补性，以增加训练数据的多样性和丰富性。本文采用了层级式结构以及高效窗口化策略的Swin Transformer来处理太阳光球纵向磁图，在高效提取图片特征的同时减少计算复杂度，采用一维卷积神经网络对磁场特征参数进行特征提取，将两种模态的特征向量融合并输入全连接层进行分类。在主要评估指标中，STCNet模型的F1分数为0。2342、真实技巧统计(TSS)值为0。8251、发生耀斑报准率为0。9227、发生耀斑虚报率为0。0976、AUC值为0。96、模型准确率为90。27％。该模型拥有较高的报准率和较低的虚报率，其预测性能优于以太阳光球纵向磁图为输入的单模态Swin Trransformer模型、深度残差网络(Deep Residual Networks，ResNet)模型，以及与STCNet输入相同的多模态ResNet模型。在与现有文献研究的比较中，STCNet模型的TSS值也有着非常出色的表现。

    太阳耀斑预报深度学习多模态SwinTransformer模型

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    突破微腔光梳转换效率瓶颈

    鲍成英
    227-228页
    查看更多>>摘要：近年来基于相干泵浦的高品质因子微腔所产生的微腔光梳受到了广泛关注，并极大地推动了光梳系统小型化的进程。但进一步提升系统的集成度和降低对光梳模块的功耗要求，提升泵浦光的转换效率是一个亟待解决的问题。本文通过简化的理论模式分析了微腔光梳系统转换效率较低的原因，并提出利用二阶非线性和非线性耦合器的概念来提升转换效率，为微腔光梳的进一步集成迈出了重要一步。

    光学微腔非线性光学光学计量集成光学

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    征稿简则

    封3页
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