时间分数阶亚扩散方程的高阶差分方法

提出两差分格式求解时间分数阶亚扩散方程.两个格式都是绝对稳定的,收敛阶均为O(τ^q+h²),其中q(q=2-β或2)与方程解的光滑性有关,β(0 < β < 1)是分数阶导数的阶、τ和h分别是时间和空间方向步长.数值实验验证了理论结果的正确性,并与其他方法进行比较,显示了本文方法的有效性和精确性.     

二维半线性扩散反应方程的高精度全隐格式及其多重网格方法

针对二维非定常半线性扩散反应方程，空间导数项采用四阶紧致差分公式离散，时间导数项采用四阶向后Euler公式进行离散，提出一种无条件稳定的高精度五层全隐格式.格式截断误差为O（τ⁴+τ²h²+h⁴），即时间和空间均具有四阶精度.对于第一、二、三时间层采用Crank-Nicolson方法进行离散，并采用Richardson外推公式将启动层时间精度外推到四阶.建立适用于该格式的多重网格方法，加快在每个时间层上迭代求解代数方程组的收敛速度，提高计算效率.最后通过数值实验验证格式的精确性和稳定性以及多重网格方法的高效性.     

波动方程辛算法的迭代求解

对(∂²)/(∂x²)利用中心差商算子,对expt作对角Padé逼近,由波动偏微分方程可得到两类具有O(Δx²+Δt^2l)和O(Δx⁴+Δt^2l)精度的辛格式.对由此类辛格式产生的线性方程组构造了两种迭代解法,并对l=1,2,3,4给出了它们的收敛条件.并进行了数值实验.     

色散方程的一类具任意稳定性的显格式

本文对色散方程u_r=au_xxx构造了一类中间层包含四个结点,带两个参数m和θ的三层显式差分格式。当m和θ满足一定的关系时,其稳定性条件为|γ|≤(m+1)/(4(m-1))(|m|>1),从而当取m充分接近1时,可得到任意大的稳定性条件,并且保持截断误差阶不变。数值例子验证了理论分析的结果。     

一类演化方程的高稳定性的差分格式

考虑一类演化方程u_t=au∂_2k+1(其中a是常数,u∂_2k+1=∂^2k+1u/∂x^2k+1,k=1,2……)的有限差分解法。构造了两类具有高稳定性的显式差分格式。并用引入耗散项的方法建立了两类半显式差分格式,它们是无条件稳定的且可显式地进行计算。     

定常不可压Navier-Stokes型方程的非线性Galerkin有限元算法的收敛性

给出数值求解二维定常不可压Navier-Stokes型方程的非线性Galerkin有限元算法,并分析了数值解的正则性和收敛性,当粗网格参数H和细网格参数h满足关系式H=O(h^1/2)时,该算法具有和Galerkin有限元算法同阶的收敛精度,然而在计算上比Galerkin有限元算法更为简单,可以节省可观的计算量.最后给出了数值试验,验证了上述结果。     

Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃的2.0μm发光特性及能量传递

研究了Tm³⁺/Ho³⁺共掺TeO₂-WO₃-ZnO玻璃在808 nm激光二极管抽运下的2.0μm发光特性及Tm³+与Ho³⁺之间的能量传递.应用Judd-Ofelt理论计算了Ho³⁺在碲酸盐玻璃中的谱线强度参量Ω_t (t=2,4,6)、自发辐射概率A_r、辐射寿命τ_r等.计算了Ho³⁺的吸收截面σ_a(λ)和受激发射截面σ_e(λ).结果表明：碲酸盐玻璃中Tm³⁺→Ho³⁺正向能量传递系数大约是Tm³⁺←Ho³⁺反向能量传递系数的18倍.Ho³⁺离子的⁵I₇能级的寿命为3.9ms，2.0μm处的最大发射截面为9.15×10^-21cm².在0.5mol% Tm₂O₃和0.15mol% Ho₂O₃共掺的碲酸盐玻璃中能获得2.0μm的最大增益.通过比较氟化物、碲酸盐和镓铋酸盐重金属氧化物等玻璃中Ho³⁺的量子效率η，σ_e×τ_m值和增益系数G(λ)等，发现Tm³⁺/Ho³⁺共掺碲酸盐玻璃是一种理想的2.0μm激光器用基质玻璃. 关键词： 2.0μm发光 能量传递 增益 碲酸盐玻璃     

二项-负二项组合光场态的光子统计性质及其在量子扩散通道中的生成

在组合二项-负二项分布的基础上, 提出了二项-负二项组合光场态, 这种态能在Fock态历经量子扩散通道的过程中实现. 导出了此光场的二阶相干度公式, g⁽²⁾(t) =2-((m²+m)/(m+κt²)), 发现随着时间的推移光场从非经典Fock态变为经典态, 光子数m 经扩散通道后变成了 m+κt, κ是扩散常数, 相应的光子统计从亚泊松分布历经泊松分布再变成混沌光; 初始Fock态的光子数越多, 则扩散所需的时间越长.     

二维非定常Sine-Gordon方程辛算法及其孤子数值模拟

在矩形域[-a,a]×[-a,a]内对微分算子L=(ə²)/(əx²)+(ə²)/(əy²)用5点差分格式将二维非定常Sine Gordon方程离散化为一个2×799²阶非线性Hamilton系统.对该系统使用Euler中心格式,得到一个非线性方程组.对此方程组建立迭代解法并给出了这个迭代方法的收敛条件和收敛速度.Sine Gordon方程单孤子和双孤子的数值模拟试验显示该辛算法是有效的.     

基于对偶混合变分原理的Signorini问题的数值模拟

基于Signorini问题的对偶混合变分形式,提出了一种非协调有限元逼近格式,证明了离散的B-B条件,获得了Raviart-Thomas(k=0)有限元逼近的误差界O(h^3/4),并且Uzawa型算法对协调与非协调有限元逼近格式进行了数值求解.根据数值结果的分析和比较,表明应用非协调有限元逼近格式求解更有效.     

求解Burgers方程的一种交替分段隐式算法

首先提出一个新的求解Burgers方程的差分格式,然后在此差分格式的基础上构造了便于并行计算的交替分段隐格式,并作了线性化稳定性分析.数值结果表明,本方法具有较高的精度,尤适于扩散项系数较小时的计算,且有效避免了数值结果的非物理振荡.     

Neumann边界条件的处理对差分解逼近精度的影响

本文以一维对流扩散方程为例,较系统地论证了Neumann边界的差分处理对差分解逼近精度的影响。并从数值上考察了Neumann边界的差分处理对二维Poisson方程差分解的影响。结果表明:O(h)格式可能导致一阶精度的差分解,也可能导致二阶精度的差分解;而O(h²)和O(h³)格式产生的差分解只有二阶精度。     

LiAl分子基态、激发态势能曲线和振动能级

利用单双激发多参考组态相互作用方法获得了LiAl分子基态X¹∑⁺及七个激发态a³∏, A¹∏, b³∑⁺, c³∑⁺, B¹∏, C¹∑⁺, d³∏的势能曲线, 通过势能曲线得到各态的平衡核间距R_e, 进而求得绝热激发能和垂直激发能.计算结果表明:c³∑⁺ 电子态是一个不稳定的排斥态, A¹∏态是一个较弱的束缚态, 其余6个电子态均为束缚态; b³∑⁺与 c³∑⁺态之间存在预解离现象; 8个电子态分别解离到两个通道, 即Li(²S)+Al(²P⁰)与Li(²P⁰)+Al(²P⁰). 接着将势能曲线拟合到Murrel-Sorbie解析势能函数形式, 据此获得各态的光谱数据:基态X¹∑⁺的平衡键长为0.2863 nm, 谐振频率为316 cm^-1, 解离能D_e为1.03 eV, 激发态a³∏, A¹∏, b³∑⁺, c³∑⁺, B¹∏, C¹∑⁺, d³∏的垂直激发能依次为0.27, 0.83, 1.18, 1.14, 1.62, 1.81, 2.00 eV; 解离能依次为1.03, 0.82, 0.26, 排斥态, 1.54, 1.10, 0.93 eV, 相应谐振频率 ω_e为339, 237, 394, 排斥态, 429, 192, 178 cm^-1. 通过求解核运动的薛定谔方程找到了J=0时 LiAl分子7个束缚电子态的振动能级和转动惯量. 关键词： LiAl 光谱常数 势能曲线 振动能级     

具有Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的XY模型的量子相干性

研究了具有Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用的一维横场XY自旋链的量子相变和量子相干性.采用约旦-维格纳变换严格求解了哈密顿量,并描绘了体系的关联函数和相图,相图包含反铁磁相、顺磁相和螺旋相.利用相对熵和Jensen-Shannon熵讨论了XY模型的量子相干性.研究发现,相对熵与Jensen-Shannon熵所表现的行为都可以很好地表征该模型的量子相变.非螺旋相中量子相干性不依赖DM相互作用,而在螺旋相DM相互作用对量子相干性有显著影响.此外,指出了在带有DM相互作用的这一类反射对称破缺体系中关联函数计算的常见问题.     

取代基效应(SCS)与乙烯-α-烯烃共聚物的序列结构Ⅲ.定量分析

本文在分析乙烯-α-烯烃共聚物序列结构时,把代表共单体反接单元的亚甲基(CH₂)βγ和γδ分别归属给了二元组VV和三元组EEV。与此同时,CH₂-δδ和δδ⁺归属给了二元组EE。表征乙烯长序列的CH₂-δ⁺δ⁺分属二元组EE和三元组EEE,对应峰强度在EE和EEE之间的分配是处理序列分布的关键。在本文中运用序列结构的Bovey关系和Randall统计进行演算,求得了修正值△的数学表达式,严格解和近似解。在规则链条件下得到的近似解与G.J.Ray的结果完全相同。当共单体含量较少时,谱峰强度Iδ⁺δ⁺的分配接近相等。在二元组和三元组的水平上,乙烯-α-稀烃共聚物的¹³C NMR谱中共有十三个峰,属于CH₂的有十个,属于CH的有三个。利用这些谱峰的强度数据可以建立一套计算公式,由此提供共聚物序列结构的全部信息。因此这是一个研究乙烯-α-烯烃共聚物序列结构的普适方法。     

Perturbative QCD correction to the B → π transition form factor

We report on the perturbative O(_s) correction to the light-cone QCD sum rule for the B → π transition form factor f⁺. The correction to the product f_Bf⁺ in leading twist approximation is found to be about 30%, that is similar in magnitude to the corresponding O(_s) correction in the two-point sum rule for f_B. The resulting cancellation of large QCD corrections in f⁺ eliminates one important uncertainty in the sum-rule prediction for this form factor.     

Dynamic behaviors of water contained in calcium-silicate-hydrate gel at different temperatures studied by quasi-elastic neutron scattering spectroscopy

The dynamic behaviors of water contained in calcium-silicate-hydrate(C-S-H) gel with different water content values from 10%to 30%(by weight),are studied by using an empirical diffusion model(EDM) to analyze the experimental data of quasi-elastic neutron scattering(QENS) spectra at measured temperatures ranging from 230 K to 280 K.In the study,the experimental QENS spectra with the whole Q-range are considered.Several important parameters including the bound/immobile water elastic coefficient A,the bound water index BWI,the Lorentzian with a half-width at half-maximum(HWHM) Γ_1(Q) and Γ_2(Q),the self-diffusion coefficients D_(t1) and D_(t2) of water molecules,the average residence times τ_(01)and τ_(02),and the proton mean squared displacement(MSD)(u~2) are obtained.The results show that the QENS spectra can be fitted very well not only for small Q(≤1 A~1) but also for large Q.The bound/immobile water fraction in a C-S-H gel sample can be shown by the fitted BWI.The distinction between bound/immobile and mobile water,which includes confined water and ultra-confined water,can be seen by the fitted MSD.All the MSD tend to be the smallest value below 0.25 A~2(the MSD of bound/immobile water) as the Q increases to 1.9 A~1 no matter what the temperature and water content are.Furthermore,by the abrupt changes of the fitted values of D_(t1),τ_(01),and Γ_1(Q),a crossover temperature at 250 K,namely the liquid-to-crystal-like transition temperature,can be identified for confined water in large gel pores(LGPs) and/or small gel pores(SGPs) contained in the C-S-H gel sample with 30% water content.