【雜志簡介】

　　《計算物理》是由中國科學技術協會主管、中國核學會主辦、北京應用物理與計算數學研究所承辦的計算物理學科綜合性學術刊物，其宗旨是充分反映我國計算物理學科前沿的研究成果，促進國內外學術交流，推進計算物理學的發展。計算物理是物理學與科學計算相結合的交叉學科。在物理學相關領域內，凡從事物理建模和計算方法研究，并應用先進計算機獲得計算結果的工作，均屬投稿范圍。本刊特別歡迎在國民經濟建設和高科技領域內，運用高性能計算方法解決涉及物理學問題的有創造性的研究成果。

　　【收錄情況】

　　國家新聞出版總署收錄

　　1992年獲“全優期刊”獎

　　《CAJ-CD規范》執行優秀獎

　　【欄目設置】

　　主要欄目：研究論文、研究簡報、軟件介紹。

　　雜志優秀目錄參考：

　　二維三溫輻射(磁)流體力學拉氏計算中的人工粘性分裂技術 戴自換，鄔吉明，丁寧，DAI Zihuan，WU Jiming，DING Ning

　　三維光滑接觸界面上的分配參數滑移面算法 姜玉曦，周海兵，熊俊，劉文韜，JIANG Yuxi，ZHOU Haibing，XIONG Jun，LIU Wentao

　　標模外形化學非平衡流場數值模擬 李俊紅，潘宏祿，程曉麗，沈清，LI Junhong，PAN Honglu，CHENG Xiaoli，SHEN Qing

　　激波沖擊火焰的流動拓撲研究 朱躍進，董剛

　　火星進入熱環境預測的熱力學模型數值分析 苗文博，呂俊明，程曉麗，艾邦成，MIAO Wenbo，LV Junming，CHENG Xiaoli，AI Bangcheng

　　一種基于連續核函數展開的跨聲速氣動力修正法 劉祥，孫秦，武亮，LIU Xiang，SUN Qin，WU Liang

　　多孔介質內混溶流體間粘性指進現象的格子Boltzmann模型 金鑫，劉高潔，郭照立，JIN Xin，LIU Gaojie，GUO Zhaoli

　　基于JASMIN框架多物理耦合程序的性能優化及分析 任健，武林平，申衛東，REN Jian，WU Linping，SHEN Weidong

　　分離壓作用下波紋狀基底上含活性劑液滴鋪展穩定性 李春曦，楊保才，葉學民，LI Chunxi，YANG Baocai，YE Xuemin

　　高階間斷伽遼金時域有限元方法分析三維諧振腔 葉珍寶，周海京，YE Zhenbao，ZHOU Haijing

　　德拜色散媒質的三維時域電磁逆散射技術 劉廣東，余廣群，范士民，LIU Guangdong，YU Guangqun，FAN Shimin

　　氣頂油藏油氣界面移動距離的計算 張安剛，范子菲，宋珩，ZHANG Angang，FAN Zifei，SONG Heng

　　基于GPU求解橢圓型偏微分方程的并行算法 曹建偉，徐翔，王友年，CAO Jianwei，XU Xiang，WANG Younian

　　位錯及摻雜對球鐵沖擊韌性影響的電子機理 楊忠華，劉貴立，曲迎東，李榮德，YANG Zhonghua，LIU Guili，QU Yingdong，LI Rongde

　　蘭州理工大學學報投稿：往復式壓縮機故障診斷方法研究

　　摘要：我國現代科技發展迅速，自動化機械程度逐步完善和提高，設備各零件間的聯系更加緊密。若其中某一部件出現故障，容易造成整個機械設備癱瘓。頻繁的設備故障會帶來經濟損失，甚至是人員傷亡事故。文章通過闡述往復式壓縮機的常見故障問題和原理特點，結合案例研究故障診斷方法。

　　關鍵詞：蘭州理工大學學報,往復式壓縮機,故障診斷方法,自動化機械,人工智能系統,小波分析法技術

　　在機械設備的實際操作運行過程中，如果可以及早預報和診斷其隱含的故障問題，在壓縮機沒有分解的情況下，就可以正確判斷設備出現故障的具體位置，采用先進的動態測試技術和傳感技術以及計算機信號對故障進行處理，分析機械異常狀況的原因及解決措施，這對預防事故的發生、促進經濟效益的提高都具有重大意義。

　　計算物理最新期刊目錄

耦合Gross–Pitaevskii方程的一類時間高精度守恒型數值格式————作者：李鑫;張蓉蓉;阮德清;

摘要：本文在傳統拉格朗日乘子方法的基礎上，提出一種改進的拉格朗日乘子法，借助優化思想，對耦合Gross-Pitaevskii方程設計一類時間方向高精度的守恒型數值格式。整個格式由兩部分組成：一、利用高精度半隱格式離散原始模型作預測；二、利用相同方案近似優化模型作校正。搭配適當的空間高精度保結構離散，全離散數值格式具有時空高精度特性，并自然地滿足離散情形下原模型的質量和能量守恒。相關數值實驗驗證了新方法的...

含集中熱容二維熱傳導方程的一個高精度有限差分算法————作者：施蕾蕾;王廷春;

摘要：本文對一類含有集中熱容的二維熱傳導方程的初邊值問題進行數值研究. 文章首先將原問題轉化為一個內部界面模型， 即在奇異點處的內部邊界條件和非奇異點上的標準熱方程；然后對內部邊界條件引入一個新的離散方法， 使之具有較高的二階精度， 并采用二階有限差分法對非奇異點上的熱方程進行離散. 新算法在保障精度的前提下， 可在不同子區域上選擇不同的網格步長， 從而確保奇異點恰好落在網格節點上；接著對算法的唯一可解...

穩態多孔介質方程的混合增廣有限體積方法————作者：劉文杰;張志躍;王同科;

摘要：本文針對穩態多孔介質方程提出一種新型混合增廣有限體積方法。對于完全非線性退化擴散系數情形，基于常數變易法思想成功構造了一種可恢復含增廣變量的Puiseux級數展開的魯棒方法。通過增廣變量“無縫耦合”奇異子域和正則子域，并在正則子域上構造均勻網格增廣有限體積格式，實現了對穩態退化問題的高效求解。通過一維、二維穩態多孔介質問題驗證了方法的有效性。一維數值實驗表明對于不同參數取值的穩態多孔介質方程，該方...

混序全顯BOR-FDTD算法的CPML/PML實現————作者：朱大偉;陳海林;沈忠文;賈秀玲;李鎮;

摘要：為改進FDTD(時域有限差分)算法在電磁波傳播效率方面的不足，構建混序FDTD算法的CPML/PML(卷積/完全匹配層)實現，并應用至BOR(旋轉對稱)柱形結構。首先，對BOR-FDTD算法的電磁場方程進行時域至頻域的轉換，進而對其頻域方程進行坐標伸縮變換，并添加CPML/PML輔助函數后再次轉換至時域。其次，獲取系數矩陣，并引入微擾項，得到兩子時間步下BOR-FDTD算法CPML/PML實現的新...

基于活化伽馬能譜的天然釓熱中子吸收截面測量研究————作者：郝俊;王國輝;胡繼峰;楊廷貴;何燎原;戴耀東;

摘要：為提高天然釓材料熱中子吸收截面測量的精度，本文提出一種基于熱中子活化伽馬能譜的數值反演方法。該方法通過構建特征X射線與瞬發γ射線在特定能區內的能量—計數轉換關系，實現截面參數的定量求解，有效規避傳統測量中因組織不均或幾何建模復雜所帶來的誤差。研究選用? 50 mm × 1 mm釓圓片，在0.025 eV熱中子照射下進行蒙特卡羅模擬，提取40～200 keV能區能譜特征，推導能量轉換系數，并完成截面...

分層結構孔隙內流動換熱的LBM模擬————作者：魏佳琪;王新宇;張凱;王亮;陸規;

摘要：以發汗冷卻技術為應用背景，基于D3Q19格子Boltzmann方法（LBM）研究了分層結構多孔介質的孔隙構成和熱物性參數對溫度場的影響。采用球形顆粒堆積和隨機生成方法對分層孔隙結構進行了重構，并計算分析了孔隙率、固體熱導率、分層厚度占比和分層層數影響下的溫度分布和傳熱特性。結果表明，沿流動方向的孔隙率越大，多孔介質固體的溫升變化率越快；上疏下密結構孔隙內的固體溫度比上密下疏結構低，而雙層間的固體導...

基于機器學習的有機光伏材料光電轉換效率預測————作者：張晨翔;吳華;王艷杰;溫芝璠;史喆;趙玉杰;張宏洋;石文琪;

摘要：隨著全球清潔能源需求的持續上升，為解決傳統有機光伏(Organic Photovoltaic，OPV)材料開發中出現的實驗周期長、試錯成本高等問題，機器學習輔助OPV材料的開發模式已引起廣泛關注。首先，本文收集了公開文獻中的OPV材料數據，搭建了一種融合圖卷積網絡（Graph Convolutional Network，GCN）與圖注意力網絡（Graph Attention Network，GAT...

非線性Klein-Gordon方程的長時間守恒傅里葉擬譜方法————作者：成越;江山;

摘要：本文運用Crank-Nicolson型的擬譜方法對具有弱非線性項的三次非線性Klein-Gordon方程的長時間動力學行為進行數值研究，并建立了算法的最優誤差估計。由誤差估計可知，網格選取的最佳策略為h≤O(ε^β/T)，τ≤O(ε^β/2)。此外，通過時間方向的尺度變換可將帶弱非線性項的Klein-Gordon方程轉化為具有高頻振蕩的形式，即解在空間方向變...

量子蒙特卡羅方法計算金剛石與單晶硅中的單空位正電子湮沒壽命————作者：韓小溪;鄧力;葉邦角;

摘要：本研究采用量子蒙特卡羅方法計算金剛石與單晶硅單空位缺陷的正電子湮沒壽命，突破傳統二體密度泛函理論的經驗近似局限。通過直接求解多體薛定諤方程并結合變分與擴散蒙特卡羅方法，構建Jastrow-Slater多體波函數優化體系，基于64-1原子超胞模型實現精確計算。結果顯示：金剛石單空位湮沒壽命為149.4±3.9ps，與實驗值152 ps高度吻合；單晶硅計算結果287.4±3.6ps，接近實驗范圍270...

耗散非線性薛定諤方程的Crank-Nicolson有限差分格式的無條件最優H¹誤差估計————作者：徐夢桃;郭春曉;成越;

摘要：本文在Delfour-Fortin-Payre提出的全離散格式的基礎上，討論并得到了關于時間變系數耗散非線性薛定諤方程的Crank-Nicolson有限差分格式在時間和空間上均是二階精確的，同時給出了該格式滿足離散形式的質量和能量平衡定律，并給出了相應的證明過程。其次，在不受網格比約束的情況下，建立并證明了H¹范數下的最優誤差估計。在分析該方案時，除了采用標準能量方法外，還運...

擴散方程在任意多邊形網格上的高精度GDDG格式————作者：郭翰林;尹麗;崔霞;

摘要：本文提出了一種基于泰勒基函數的廣義直接間斷有限元（GDDG）方法，用于求解任意多邊形網格上的擴散方程。該方法適用于包含扭曲四邊形或任意多邊形的復雜網格結構。數值實驗表明，GDDG方法在任意多邊形網格上能夠有效求解擴散方程，其中A類算法可以達到最優（k+1）階L²收斂和k階H¹收斂，B類算法可以達到最優H¹收斂，特定參數選取下可以達到...

⁵Li系統的廣義約化R矩陣理論分析————作者：韓旭;陳振鵬;葉濤;范昊洋;郭海瑞;

摘要：基于廣義約化R矩陣理論，使用RAC程序（R-matrix Analysis code）綜合分析了⁵Li系統中所有可以利用的實驗數據，給出了氘核入射10^-3 ～20 MeV，質子入射10^-3 ～38 MeV能量范圍內全套評價核數據，各反應數據內部自洽。其中積分截面包括³He（d，p）⁴He、...

基于全局掃描-自適應局部優化的深部煤層吸附氣臨界深度計算方法————作者：戴安娜;汪志明;黃天昊;燕朋銀;

摘要：為了精確計算深部煤層吸附氣含量的轉折點，本文運用多元函數偏導數理論，深入量化溫度和壓力對吸附量的影響程度，通過多元函數極值點概念精準定義臨界深度，并構建了與深度緊密關聯的目標方程。在此基礎上，提出了融合全局符號掃描與 Brent 局部優化算法的求解方法，用于獲取深部煤層吸附氣的臨界深度，并引入科學的物理約束來篩選最優解，從而形成了一套適用于不同吸附模型的臨界深度計算方法。相較于傳統方法，該方法無須...

基于節點間斷有限元方法的三維聲學-彈性耦合介質波場模擬————作者：張懿潔;厲睿琪;高靜懷;

摘要：為了準確模擬地震波在聲學-彈性耦合介質中的傳播，本文將節點間斷有限元方法應用于三維聲學-彈性耦合介質中的波場模擬。首先，詳細地推導了節點間斷有限元方法的數值格式，并建立了不同界面條件（聲學-聲學、聲學-彈性及彈性-彈性界面）的迎風數值流通量計算公式。其次，本文針對不同耦合介質模型進行數值實驗已驗證本方法，包括水平界面、彎曲界面耦合介質模型，起伏地表模型。通過將本方法計算的數值結果與譜元法的結果進行...

不同退火溫度對Fe₈₀P₂₀非晶合金微結構與力學性能的影響————作者：李兵兵;劉濤;高明;文大東;王小云;鄧永和;

摘要：采用分子動力學模擬研究方法，系統研究了700 K至1700 K不同退火溫度對Fe₈₀P₂₀金屬玻璃微觀結構和力學性能的影響。結果表明，退火溫度是調控金屬玻璃年輕化的關鍵因素。在1100 K時，樣品的勢能和自由體積達到最大，顯示出明顯的年輕化特征。隨著退火溫度的增加，P原子的配位數中P原子數量減少，導致自由體積降低。老化樣品中類二十面體結構含量較高，而年輕...

一種基于壓力過濾有限元格式的速度修正投影法————作者：尹林茂;肖福建;張玉龍;蔣秉顏;

摘要：以有限元格式為數值研究基礎，根據壓力離散比速度離散低1階的思想，本文對傳統速度修正投影法所得的壓力進行過濾，得到一種基于壓力過濾的速度修正投影方法。相關數值結果表明，相比于傳統速度修正投影法，改進的方法有效抑制了壓力震蕩現象的產生。進一步的研究中，我們分析了壓力震蕩的產生原因，并發現壓力震蕩將隨著時間步長不斷減小的過程終將凸顯

NaCl對N型甲烷水合物影響的理論研究————作者：郭平;周桐;羅強;邱毅;肖揚;陳昊陽;

摘要：基于密度泛函理論的第一性原理方法（DFT）對N型甲烷水合物中引入Na⁺和Cl^-后的三種結構進行了研究，得到其結構、電子和光學性質，結果如下：1)三種高對稱位下的體積和N型水籠邊長變化較大，且水分子結構及N型水籠氫鍵鍵長會隨Na⁺和Cl^-的引入而發生顯著變化，這主要是離子水合作用所導致，差分電荷密度分布也表明了這...

非正交網格上半導體漂移擴散模型的控制體有限元方法的研究————作者：馬召燦;李光榮;趙振國;

摘要：本文通過將經典的Scharfetter-Gummel格式與矢量基函數結合，獲得了一種在非正交網格上可以穩定、準確求解半導體漂移擴散方程的控制體有限元格式（CVFEM-SG）。應用該方法仿真了包括四邊形網格MOSFET轉移特征曲線、六面體網格BJT晶體管的穩態Gummel特性曲線等算例，測試結果表明新方法對于TCAD建模后的棱邊非正交的四邊形/六面體等大變形網格仍然具有良好穩定性和準確性

人工智能加速科學仿真、設計、控制和發現————作者：吳泰霖;

摘要：近年來，隨著AI for science(科學智能)的蓬勃發展，人工智能與各門學科的交叉融合逐漸成為一個顯著的科學研究趨勢。但是，AI for science所涉及的范圍很廣、學科眾多，因此，將其梳理成一個統一的體系能夠更好地為初入領域的研究者導航。本文認為，盡管每一門學科研究的對象、方法看似千差萬別，但人工智能可以為科學研究提供一套普適的范式和方法，解決各科學領域內的重要問題。本文將從科學仿真、...

磁控憶阻器耦合Hindmarsh-Rose神經元模型及其在DNA圖像加密中的應用————作者：趙益波;楊清;于程程;劉明華;

摘要：提出一種磁控憶阻器模型，建立磁感應耦合Hindmarsh-Rose(HR)神經元模型。通過分岔圖、李雅普諾夫指數譜、相位圖以及時序圖對所構建的神經元模型進行非線性動力學分析，進而將模型所產生的混沌序列應用于DNA混沌圖像加密算法。實驗結果表明：這種電磁感應HR神經元模型在磁感應強度的影響下能夠產生多種放電模式和復雜的混沌行為，并且基于該模型產生的混沌序列具有隨機性，初值敏感性，遍歷性等特點，應用于...

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