“计算方法”教学的一个案例

“计算方法”是培养学生算法意识和能力的基本课程,不能靠单纯讲授来培养学生的科学计算能力,必须在计算机环境下通过实验来完成科学计算的综合训练．本文结合自己的教学实践,探讨在“计算方法”课程中应用数学软件MATLAB进行“曲线拟合”教学的一个案例．     

一种投影浸入边界法的快速直接求解方法

根据投影浸入边界法分步投影求解的特点,同时针对压力泊松方程离散后的大型稀疏线性方程组是非奇异非对称的特点,结合开源函数库UMFPACK,在传递线性方程组的系数矩阵和右端向量时,采用函数库Eigen将系数矩阵的数据结构改写优化,大大降低了存储空间,实现对高维大型稀疏线性方程组的快速求解,同时求解保持良好的稳定性。本文首先利用一具有解析解的数值算例验证了求解泊松方程数值方法的准确性和网格依赖性,进而利用VC++编写投影浸入边界法的数值计算程序,以单圆柱绕流为基准数值算例,通过与其他文献和实验结果的对比,验证了投影浸入边界法数值计算结果的可靠性,并进一步分析了不同雷诺数下圆柱绕流的流场结构特征和尾涡结构的动态演化过程。     

利用A型原子与光场的纠缠态传送腔场的奇偶相干态的叠加态

根据简并A型三能级原子与单模光场的非共振相互作用系统的改进型有效哈密顿量，利用矩阵方法推导出任意初始情况下原子—光场系统的波函数，通过改变相互作用时间，制备出原子—腔场系统的纠缠态，提出利用原子—腔场系统的纠缠态进行概率传送腔场的奇、偶相干态的叠加态的有效方案，对于振幅很大的单模光场，通过实行Bell态测量，能成功地概率传送腔场的奇偶相干态的叠加态，其成功的总概率为0.25。     

含钴介孔分子筛Co-MCM-41耦合溴化四丁基铵协同催化苯乙烯直接氧化碳酰化制备苯乙烯环状碳酸酯

以苯乙烯为起始物,经催化环氧化然后环氧化物与二氧化碳环加成反应"串联一锅"制备苯乙烯环状碳酸酯,反应工艺简单(避免了中间体环氧化物的事先合成与分离)且绿色经济(原料苯乙烯比苯乙烯环氧化物价格低廉且毒性小),工艺具有潜在的工业应用前景。探讨了掺杂不同金属(Co,Fe,Ni,Mn,Cu,Ti)的MCM-41介孔分子筛催化剂对苯乙烯环氧化的转化率和选择性,研究表明以含钴介孔分子筛Co-MCM-41为最佳,并以Co-MCM-41耦合溴化四丁基铵(TBAB)为催化剂,考察了苯乙烯直接氧化碳酰化制苯乙烯环状碳酸酯反应。从影响反应活性和产物选择性的因素来优化反应,在80℃、4 MPa、CO2压力下,反应7 h,碳酸酯的收率达到46.1%。Co-MCM-41催化第一步苯乙烯环氧化反应,溴化四丁基铵催化第二步环加成反应。     

巧用“剩余量”

若两个变量a与b不相等,a=b t,或a= bt,则t称为“剩余量”．恰当地引入和使用剩余量,在解题中能起到事半功倍的效果．下面举例说明．一、在函数中的应用例1函数f(x)对任意x,y∈R,都有     

空气-多孔道扁管相变蓄热装置换热性能研究

空气-相变蓄热装置在农作物干燥、烟气余热回收和建筑供暖等场合需求强烈。但是目前关于空气-相变蓄热装置的研究较少且大多为平板型。本研究在已有研究的基础上,针对多孔道扁管相变蓄热装置存在换热结构不合理和灌装率较低的缺点,使用数值模拟的方法研究了4种结构的多孔道扁管相变蓄热装置的蓄热性能;通过改变扁管肋高度提升蓄热装置的灌装率;并利用有效性和比功率作为相变蓄热装置的性能评价指标。研究结果发现当多孔道长度方向与重力方向垂直,空气采用侧面注入时,装置的蓄热性能最佳,相比已有研究的相变完成时间提升了20.59%。研究结果显示0.03m为合理的扁管肋高度,此时蓄热装置的灌装率为61.5%。     

Quantum Secret Sharing with Two-Particle Entangled States

We present a new protocol for the quantum secret sharing （QSS） task among multiparties with two-particle entangled states. In our scheme, the secret is split among a number of participatlng partners and the reconstruction requires collaboration of all the authorized partners. Instead of multiparticle Greenberger-Horne-Zeillnger states, only two-particle entangled states are employed in this scheme. By local operations and individual measurements on either of the two entangled particles, each authorized partner obtains a sequence of secret bits shared with other authorized partners. This protocol can be experimentally realized using only linear optical elements and simple entanglement source. It is scalable in practice.     

Scalable Quantum Secret Sharing Extended from Quantum Key Distribution

We suggest a general approach for extending quantum key distribution （Q, KD） protocols possessing discrete rotational symmetry into quantum secret sharing （QSS） schemes among multiparty, under certain conditions. Only local unitary operations are required for this generalization based on the almost mature technologies of Q, KD. Theoretically, the number of the participating partners can be arbitrary high. As an application of this method, we propose a fault-tolerant QSS protocol based on a fault-tolerant QKD implementation. The 6-state protocol is also discussed.     

电加热式平板微热管阵列相变蓄热器蓄放热性能研究

本文提出了一种基于相变蓄热技术和平板微热管阵列技术的电加热式蓄热器,阐明了该装置的结构形式和工作原理,并对其单独蓄/放热与同时蓄/放热过程的热特性进行了研究。该新型电蓄热器采用12支带有百叶窗翅片的平板微热管阵列作为传热元件,蓄热器内填充18 kg的67#工业石蜡。蓄热工况采用不同加热功率(0.2～2.0 kW)对该电蓄热器进行加热,放热时控制放热流体体积流量(20～120 m³/h)和放热流体温度(15～27?C)进行放热。实验结果表明：在不同的运行模式下,该新型电蓄热器运行高效稳定,在单独蓄放模式下,测试结果显示装置的蓄、放热效率可达到99%和89%。     

微翅片扁管中纳米流体的流动换热特性研究

本文对SiC-水纳米流体在3种多孔平行流矩形通道扁管中的流动与换热特性进行了实验研究。第一种扁管是光滑管,另外两种是带有不同间距的微翅片结构的管道。纳米流体的体积分数为0.005%、0.01%和0.1%,Re范围为150～5300。实验结果表明:微翅片结构对纳米流体的流动特性没有明显的影响;微翅片肋片间距对纳米流体的换热特性有一定的影响。微翅片的存在引起纳米流体在微翅片管段的强化程度低于光滑管道。最后,利用性能评价标准对纳米流体的综合性能进行了评定,表明在光滑管中Re≈5100时,0.01%的纳米流体的PEC达到最大值为1.68。