晶体生长计算机模拟中的一种省时的蒙特-卡罗方法

如果不考虑晶体生长单元在体相内的扩散,那么晶体生长动力学可以看作是由吸附、蒸发和表面迁移等随机过程组成的.蒙特-卡罗方法可以对这些过程直接进行模拟.目前,蒙特-卡罗方法已用于研究晶体表面的平衡性质和晶体生长(或其倒易过程)动态性质的许多方面[1-4]。 由于蒙特-卡罗方法是一种统计试验方法,它是借助随机数进行一次次的尝试(抽样)来获得整个系统(总体)的某些数字特征的.一般来说,尝试的次数越多结果越可靠.而从统计物理角度看,这些尝试组成了相空间点的马尔可夫链,人们正是借助这条链来计算系统的某些平均性质.如果该链收敛很慢,那…     

傅科摆运动轨迹的计算机动态模拟及其教学应用

本文介绍了在VisualC 6.0和OpenGL软件开发平台上应用面向对象的程序设计方法实现交互式计算机动态模拟傅科摆运动的具体过程,给出了基于上述计算机模拟的一个可供选择的教学方案.     

用Monte Carlo方法预测油水分离旋流器的分级效率

对油滴在水力旋流器中非线性随机运动的特点进行了分析,运用随机过程理论,建立了油滴运动的随机模型,并采用Monte Carlo方法进行模拟,预测旋流器的分级效率。结果表明,Monte Carlo法的预测结果与实际值吻合得较好,用这种方法来预测油水分离旋流器的分级效率是非常可靠的,它能够根据旋流器的结构和工艺参数,直接给出旋流器的分级效率。     

分形——它的应用与进展讲座：第四讲 薄膜中的分形

薄膜中的许多过程,包括固态薄膜的形成过程常常伴随着复杂图样的出现.这里的薄膜可以是固态、液态和气态,其厚度可以从nm到um或更厚,但厚度远远小于横向尺寸.这些薄膜中出现的复杂的、分叉众多的图样常常是一定尺度范围内的无规分形,可以计算出它们的分维[1].出现分形图样的薄膜过程有:汽相物理淀积、非晶态薄膜的晶化、溶液膜中的晶体生长、液体界面上的电解淀积、粘滞指凸(visco-us fingering)、气态电介质膜中的电击穿等.对上述过程都进行了相应的计算机模拟工作,其中最突出的是“扩散限制聚集”(DLA)模型[2],它走在实验工作的前面,对…     

含运动变形物体流场的数值模拟

基于含拓扑结构改变、可变形运动网格生成技术及动边界条件下的数值处理方法,对爆炸波通过有限入口进入建筑物内部的透射(infiltration)现象进行直接模拟.系统研究入口处门板不同运动、变形、脱落方式下,爆炸波在建筑物内部的传播过程和内壁面上的爆炸载荷,直接模拟门与挡板的碰撞、门的断裂及破片的抛洒过程.结果表明,所发展的用于含拓扑结构改变的运动可变形物体流场计算方法对该类问题的直接模拟行之有效.     

提拉法液流模拟实验的初步结果

在提拉法晶体生长中,液流是十分重要的因素.由于它与很多参数有关,特别是由于晶体生长多在密闭及高温条件下进行,研究液流的规律相当困难.因此,长期以来很少进行深入的研究. 近年来,人们对液流发生了浓厚的兴趣,这不仅因为液流是一个普遍现象,更主要的是它综合反映了晶体生长的环境对晶体的生长规律、晶体质量、杂质分布等起着非常重要的作用.我们在生长红宝石过程中,深切体会到液流的重要作用[1].因此,用简单方法进行模拟观察,并对实验结果作了初步的研究和讨论. 一、模拟实验装置 根据流体力学的相似性原理[2],在模拟实验中,几何形状和雷…     

研究多中心奇异吸引子混沌相位的新方法

对一般混沌轨迹的相位定义进行了研究,考虑到大量的混沌运动投影到相平面后不是只有一个转动中心的正规转动,给出了两种计算瞬时相位的简单方法.一种方法称之为直接分解方法,它是基于分解的思想.另一种是切线方法,它需要计算轨迹在切空间中的角度.通过对一些算例结果的比较,可以看出这两种方法的优越性.综合而言,切线方法是对任意混沌振动适用的,因此可以被广泛应用于混沌相位同步的研究中 关键词： 混沌同步 相位同步 正规转动     

溶液中晶体生长动力学的MC计算机模拟研究

用蒙特卡罗计算机模拟方法研究了溶液中晶体表面的生长台阶和生长动力学,着重讨论了表面尺寸、表面粗糙度以及溶液过饱和度对晶体生长速率的影响以及相应的生长机制.     

相场晶体法模拟过冷熔体中的晶体生长

利用相场晶体(phase-field crystal)模型,采用有限差分法,模拟了过冷熔体中晶体生长过程,研究了不同相区、不同过冷度对晶体生长过程的影响.结果表明,在共存区中,随着演化的进行,晶体生长被抑制,液-晶边界层逐渐变厚;在单相区中,随着过冷度的增大,晶态区面积显著增加,液-晶边界层逐渐变薄.晶体生长速度和过冷度成近似线性的关系. 关键词： 相场晶体 自由能函数 过冷熔体 晶体生长     

SPH在水下高速物体空泡发展模拟中的应用（英文）

考察SPH对水下高速运动物体引起的流动的模拟,并观察空泡发展过程.将SPH计算空泡形状与Logvinovich独立膨胀原理给出的空泡形状进行比较.固体壁面条件的实施通过联合使用两种不同的虚粒子方法 (Ghost Particle Method,Dummy Particle Method)实现.     

用谱方法数值模拟槽道内的气固两相流动

在数值模拟领域内,谱方法具有收敛快、分辨率高和精度高的优点．谱方法处理边界方便,随着数值方法的改善和计算机的发展,它在数值模拟中的作用愈加重要．这里采用谱方法数值求解三维Ｎ—Ｓ方程,用这一方法计算了直槽道内流体的流动．计算得到的层流和湍流结果与理论结果符合地较好．在此基础之上进一步模拟了几种不同槽道内的三维粘性流体层流流动,特别在弯曲槽道内的流动计算中,发展了源项处理方法,正确地反映了弯曲固壁对流体流动的影响．通过对湍流计算获得的脉动速度场的统计可以得到湍流运动的许多统计量,正确地反映了湍流运动的特征,说明可以用模拟得到的流场来代替真实的流场．进行了气固两相流动的研究,由直接模拟得到的流体瞬时速度场对固体粒子的作用进行了粒子运动的模拟计算,得到了颗粒在真实流场中运动的浓度,轨道等有用信息和运动特性,得到了令人鼓舞的结果．     

转捩边界层中的上喷下扫运动

采用高精度直接数值模拟方法,研究平板可压缩流边界层转捩后期过程中的上喷和下扫运动.模拟结果清楚地显示了边界层转捩过程中的上喷下扫运动的复杂现象,展示与典型涡系及尖峰结构的紧密联系.详细剖析多层次的上喷下扫运动的形成机制,数值结果证实了实验的新发现,并进行相应的机理分析.     

强度调制偏振光谱仪傅里叶变换解调原理研究

针对强度调制新型偏振光谱仪,研究了基于傅里叶变换法实现偏振光谱信息解调的可行性.结合强度调制偏振光谱仪实现偏振光谱信息调制的机理,给出了采用傅里叶变换法实现偏振光谱信息解调过程的完整数学推导,并对解调过程进行了计算机仿真模拟.模拟结果表明:基于傅里叶变换的解调方法可以高保真获取待测光辐射的偏振光谱信息,将该方法应用于强度调制偏振光谱仪偏振光谱信息的解调是可行的.     

轴系运动的数学仿真与轴系误差

进行光电仪器轴系分析与仿真时，将瞄准线看作一个单位向量，用多级旋转变换的方法模拟轴系运动，获得瞄准线的运动位置，实现轴系运动的数学仿真，进行轴系的运动误差分析。PIOGRAM图是一种有效的数学工具，它可以清晰直观地表现这种运动模拟过程和轴系原始误差的产生与传递过程．     

由astroblaster引发的对多体碰撞问题的探究

针对astroblaster多体碰撞过程,运用分离碰撞模型和同时碰撞模型进行分析,对分离碰撞模型给出了计算公式,对同时碰撞模型则进行了计算机模拟.首先,采用刚性分离模型研究二体、三体碰撞物体的运动速度、弹射高度与碰撞体质量之间的关系,得到弹射高度最大化的条件;其次,利用计算机模拟建立同时碰撞模型,研究物体弹性性质对碰撞的影响,分析物体在碰撞时加速度的变化情况,给出在同时碰撞模型下弹射高度最大化的条件.     

大量小球无规则运动计算机模拟的可视化

大量小球无规则运动计算机模拟的可视化在大学物理课程教学过程中有着广泛的应用,本文针对做弹性碰撞的小球,介绍了一种基于碰撞事件驱动的方法,高效地实时模拟了大量小球弹性碰撞产生的无规则运动.     

颗粒碰撞的直接模拟算法

为研究细微颗粒间平均碰撞率,构建了直接模拟三维空间内颗粒碰撞的数值方法.对剪切流内夹带的无惯性颗粒和自由运动颗粒的碰撞过程分别进行了数值模拟,得到的颗粒平均碰撞率的模拟值与理论值的相对误差小于1%.在碰撞颗粒对的搜索过程中,引入网络排除法等优化措施,使计算量降低两个量级以上,而不增大相对误差.采用不同的Δt模拟同一颗粒群的运动,发现较小的时间步长可以避免因为截断误差增大的相对误差.在不遗失颗粒碰撞的条件下,较密的计算网格可明显减少计算量.     

直接模拟中不同边界条件的实施及对沉降规律的影响

在牛顿流体中, 对颗粒在4种不同边界的垂直通道中的沉降运动进行了直接数值模拟. 计算结果表明:通过计算区域随颗粒运动而移动构建的无限长通道能准确模拟颗粒自由下落到稳定沉降的发展过程; 周期性边界条件由于流场变化, 对颗粒沉降产生了影响, 不能模拟颗粒的自由沉降过程; 底部封闭边界适合模拟封闭容器内颗粒与固壁的相互作用过程, 若颗粒达到稳定沉降, 也能模拟无限长通道内的沉降过程; 流化边界适合模拟流化床内气固两相流动. 计算结果有助于更好地理解和使用不同边界条件. 关键词： 直接数值模拟 边界条件 沉降 任意拉格朗日-欧拉方法     

基于VPython的天体轨道运动模拟与可视化

运动、力、动量、能量是大学物理教学最基本且重要的内容.在牛顿力学中,如果已知初始条件,对于有序系统可以预测其未来的运动状态,牛顿力学在天文学上的处理是最成功的.本文基于万有引力定律和动量定理,借助计算机软件VPython模拟天体的运动过程,例如卫星、月球绕地球的运动,火星绕太阳的运动,卫星绕双星系统的运动,直观地显示了天体运动轨迹,使天体运动过程实现了可视化.教学实践表明基于VPython的天体轨道运动模拟与可视化,可以使学生更好地理解并灵活运用牛顿运动定律和动量定理,是对经典物理教学内容的有益补充.     

模拟封闭声场脉冲响应的圆锥束跟踪法

本文简要介绍了声场脉冲响应计算机模拟技术的基本状况,给出了一种将虚源法和声线法相结合的模拟方法－圆锥束跟踪法的原理和算法,并将其对一个实例的计算结果与虚源法进行了比较,最后对其实现过程中需要注意的问题进行了讨论。