NO分子宏观气体热力学性质的理论研究

采用量子统计系综理论,研究了基态NO分子宏观气体摩尔熵、摩尔内能、摩尔热容等热力学性质.首先应用课题组前期建立的变分代数法(variational algebraic method, VAM)计算获得了基态NO分子的完全振动能级,得到的VAM振动能级作为振动部分,结合欧拉-麦克劳林渐进展开公式的转动贡献,应用于经典的热力学与统计物理公式中,从而计算得到了1000-5000 K温度范围内NO宏观气体的摩尔内能、摩尔熵和摩尔热容.将不同方法计算得到的摩尔热容结果分别与实验值进行比较,结果表明基于VAM完全振动能级获得的结果优于其他方法获得的理论结果.振动部分采用谐振子模型对无限能级求和计算热力学性质的方法有一定的局限性,应当使用有限的完全振动能级进行统计求和.     

M-矩阵线性互补问题模系多分裂迭代方法的收敛性

首先证明了M-矩阵的H-相容分裂都是正则分裂,反之不成立.这表明对于M-矩阵而言,其正则分裂包含H-相容分裂.然后针对系数矩阵为M-矩阵的线性互补问题,建立了两个收敛定理:一是模系多分裂迭代方法关于正则分裂的收敛定理;二是模系二级多分裂迭代方法关于外迭代为正则分裂和内迭代为弱正则分裂的收敛定理.     

带1-范数约束的分裂可行问题的投影算法

本文主要研究带1-范数约束的分裂可行问题的求解算法.用一种交替投影算法,求得了问题的解,提出松弛交替投影算法,改进了直接往闭凸集上投影这一不足,并证明了该算法的收敛性.     

PBFC-PI量子动力学方法及应用

对多原子体系的量子动力学计算非常重要, 然而, 对含六原子以上的分子体系进行精确量子动力学计算仍具挑战性. 面向过程的基函数定制(PBFC)-并行迭代(PI)方法是一种高效的量子动力学方法, 已应用于对含九原子的丙二醛异构体系的氢迁移速率的精确量子计算. 本综述首先阐明了PBFC的基本思想, 之后重点回顾了PBFC-PI方法的具体内容、 该方法与其它方法的结合及其应用方面的新进展. 应用这些方法实现了对单氢迁移、 协同双氢迁移和分步双氢迁移3种类型基准体系的大规模并行计算, 有助于获得对氢迁移过程的新认识.     

迎风通量差分分裂法对边界层特性的数值模拟

迎风通量差分分裂法作为一种高效率的数值方法,已被广泛地用于模拟各种复杂流场,但用这类方法模拟有边界层存在的超音速粘性流场时,必须保证通量差分分裂为守恒的;否则,将在边界层内引入一个可观的虚假人工扩散项和压力梯度项,歪曲了边界层特性。本文就这个问题进行理论和数值的研究。     

飞秒激光参数对三态阶跃型分子Autler-Townes分裂的影响

利用三态模型和含时波包法, 研究了K₂分子在强飞秒泵浦-探测激光场中泵浦/探测场强、波长对光电子能谱Autler-Townes(AT)分裂的影响．通过分别改变两激光场的场强或者波长预测AT峰移和间距,并且首次量化了AT分裂的峰移和间距．光电子能谱在共振时显示为对称双峰,失谐时为非对称双峰。AT分裂间距随泵浦场强增大而增大,但不因探测场强改变而改变．     

求解正定线性方程组的具有共轭性的并行多分裂迭代法（英文）

本文结合具有共轭性的一种特殊多分裂与系数矩阵的稀疏性,提出求解系数矩阵为正定矩阵的线性方程组的并行多分裂迭代法.我们的新迭代法与标准迭代法不同点有两个方面:一是在我们的多分裂方法中只要求其中之一是收敛的分裂;二是权矩阵不必预先给出.这在并行计算中是很有效的算法.最后以数值实验验证新方法的有效性和可行性.     

硅烯中受电场调控的体能隙和朗道能级

近年来, 硅烯(单层硅)由于其独特的结构和电子性质以及在量子霍尔效应等领域的潜在应用而成为理论和实验研究的一个热点. 借助于四带次近邻紧束缚模型, 详细计算和研究了硅烯中受电场调制的体能隙和电子能级. 结果表明: 硅烯原胞中的两个子格处于不同的平面上, 可以通过外电场区分和控制这两个子格, 这将破坏在纯石墨烯中无法被破坏的K-K'对称性, 并消除由这一对称性导致的电子能级的二重简并; 外加电场还会引起硅烯中次近邻格点之间的Rashba自旋轨道耦合, 这一作用会在不同狄拉克点有选择地消除电子能级在部分电场点的简并, 相邻能级从交叉状态变为反交叉状态; 电子能级中除一些孤立的交叉点外, 每个能级都具有确定的自旋取向, 石墨烯中电子能级的四重简并在硅烯中被完全消除, 从而导致填充因子ν=0, ±1, ±2, ±3,…的量子霍尔平台.     

磁场中的拓扑绝缘体边缘态性质

用数值方法研究了拓扑绝缘体薄膜体系在外加垂直磁场 作用下其边缘态的性质. 磁场的加入通过耦合k+eA, 即Peierls势替换关系和 该作用导致的Zeeman交换场体现在哈密顿量中. 考虑窄条圆环状结构的二维InAs/GaSb/AlSb薄膜量子阱材料, 当其处于拓扑非平庸状态, 即量子自旋霍尔态时, 会出现受时间反演对称性保护的两支简并边缘态, 而在垂直磁场的作用下, 时间反演对称性被破坏, 这时能带将形成一条条的朗道能级, 原来简并的两支边缘态也会分开到朗道能级谱线的两侧, 从电子态密度的空间分布情况则可以看到边缘态分别局域在材料的两个边界. 随着磁场的增大, 位于同一边界上的不同 自旋极化的边缘态将出现分离: 一支仍然局域在边缘, 另一支则随外加磁场的增加而有逐渐演化到材料内部的趋势. 文中还计算了同一边界上的两支边缘态之间的散射, 结果表明由于两个边缘态在空间发生分离, 相互之间的散射被很大的压制, 得到了其散射随磁场增加没有明显变化的结论, 所以磁场并不会增强散射过程, 也没有破坏体拓扑材料的性质, 说明了量子自旋霍尔态在没有时间反演对称的情况下也可以有较强的稳定性.     

受激布里渊散射并行数值模拟研究

为了更深入地研究激光与等离子体相互作用中受激Brillouin散射不稳定性的物理机制,建立了受激Brillouin散射三波耦合数学模型,根据方程组的形式以及数学特征,采用算子分裂方法,坐标平移,高效的并行傅里叶变换和归约密度等算法,编制模拟受激Brillouin散射不稳定性的并行程序,并用数值算例证明其有效性,最后采用近3亿固定网格规模,扩展到4096个核上测试并行性能,并行效率达到81.6%。