DPD Simulation on the Transformation and Stability of O/W and W/O Microemulsions

The dissipative particle dynamics simulation method is adopted to investigate the microemulsion systems prepared with surfactant (H1T1), oil (O) and water (W), which are expressed by coarse-grained models. Two topologies of O/W and W/O microemulsions are simulated with various oil and water ratios. Inverse W/O microemulsion transform to O/W microemulsion by decreasing the ratio of oil-water from 3:1 to 1:3. The stability of O/W and W/O microemulsion is controlled by shear rate, inorganic salt and the temperature, and the corresponding results are analyzed by the translucent three-dimensional structure, the mean interfacial tension and end-to-end distance of H1T1. The results show that W/O microemulsion is more stable than O/W microemulsion to resist higher inorganic salt concentration, shear rate and temperature. This investigation provides a powerful tool to predict the structure and the stability of various microemulsion systems, which is of great importance to developing new multifunctional microemulsions for multiple applications.     

粮仓效应的圆盘堆积模型

为研究圆筒中颗粒堆内部的应力分布,将颗粒堆简化为规则的二维圆盘堆积模型.对圆盘堆积中力的传递进行分析后给出了圆盘堆积中力的传递规律,利用计算机模拟了圆盘对容器底部的压力,发现底部压力随圆盘层数增加会达到饱和,并将二维圆盘堆积的规律推广到三维颗粒堆,从理论上推导出容器底部平均压强p与颗粒填充高度Z的关系.     

带孔洞的金属拉伸的分子动力学

在不同负静压下对中心带有一个球形孔洞的面心立方金属铜进行分子动力学模拟,从晶体的形变,原子分布示意图,径向分布函数等方面进行讨论.发现在弱的负压下,孔洞及材料作弹性变形,超过一定阈值时出现塑性变形,并在局部出现相变.在极强的负压下,材料断裂.随拉伸应力的增加,材料经历弹性均匀拉伸——局部fcc到hcp的相变及缺陷的产生——缺陷积累产生微裂纹或空洞——材料断裂的过程.     

气相爆轰波在分叉管中传播现象的数值研究

数值研究气相爆轰波在分叉管中的传播现象.用二阶附加半隐龙格-库塔法和5阶WENO格式求解二维欧拉方程,用基元反应描述爆轰化学反应过程,得到了密度、压力、温度、典型组元质量分数场及数值胞格结构和爆轰波平均速度.结果表明:气相爆轰波在分叉管中传播,分叉口左尖点的稀疏波导致诱导激波后压力、温度急剧下降,诱导激波和化学反应区分离,爆轰波衰减为爆燃波(即爆轰熄灭).分离后的诱导激波在垂直支管右壁面反射,并导致二次起爆.畸变的诱导激波在水平和垂直支管中均发生马赫反射.分叉口上游均匀胞格区和分叉口附近大胞格区的边界不是直线,其起点通常位于分叉口左尖点上游或恰在左尖点.水平支管中马赫反射三波点迹线始于右尖点下游.分叉口左尖点附近的流场中出现了复杂的旋涡结构、未反应区及激波与旋涡作用.旋涡加速了未反应区的化学反应速率.反射激波与旋涡作用并使旋涡破碎.反射激波与未反应区作用,加速其反应消耗,并形成一个内嵌的射流.数值计算得到的波系演变和胞格结构与实验定性一致.     

Hamaker微观连续介质理论的数字密度和Hamaker常数分析

针对Hamaker微观连续介质理论在微观接触力计算中存在的问题,根据Hamaker假设,用连续介质法计算2个原子之间的相互作用力,发现作用力同经典的Lennard-Jones势所反映的作用力不一致.通过分析数字密度,发现数字密度并非是如Hamaker所认为的常数,而是随间距变化的;并得到Hamaker微观连续介质理论仅在间距大于7倍的原子半径时才成立的结论.通过分析Hamaker常数,发现Hamaker常数也随间距变化.     

四分之一超导谐振腔的仿真对比

超导量子电路已成为实现量子计算机的主流技术路线之一,其中四分之一波长超导谐振腔主要用于读取量子比特的状态信息,是实现超导量子电路的关键器件.本文设计了四分之一波长超导谐振腔,利用两种电磁仿真算法(有限元法以及矩量法),对超导谐振腔的传输特性进行建模仿真验证.制备出了设计的超导谐振腔样品,在20±5 mK的低温环境下对其传输特性进行测量.通过仿真结果与设计值和实测值进行对比研究,发现基于矩量法的sonnet软件在仿真准确性、仿真速率以及资源消耗等方面都优于基于有限元法的HFSS软件.同时研究了谐振腔之间的串扰对仿真精度的影响,当谐振腔数目不多时,其相互之间串扰的影响几乎可以忽略.     

非饱和土壤水流问题基于POD 方法的降阶有限体积元格式及外推算法实现

利用特征投影分解(proper orthogonal decomposition, 简记为POD) 方法对非饱和土壤水流问题的经典有限体积元格式做降阶处理, 建立一种具有足够高精度维数较低的降阶有限体积元格式, 并给出这种降阶有限体积元解的误差估计和外推算法的实现, 最后用数值例子说明数值结果与理论结果是相吻合的. 进一步表明了基于POD 方法的降阶有限体积元格式对求解非饱和土壤水流问题数值解是可靠和有效的.     

三维电阻抗成像的体积元方法的数值模拟和分析

电阻抗成像是一类椭圆方程反问题,本文在三维区域上对其进行数值模拟和分析.对于椭圆方程Neumann边值正问题,本文提出了四面体单元上的一类对称体积元格式,并证明了格式的半正定性及解的存在性;引入单元形状矩阵的概念,简化了系数矩阵的计算;提出了对电阻率进行拼接逼近的方法来降低反问题求解规模,使之与正问题的求解规模相匹配;导出了误差泛函的Jacobi矩阵的计算公式,利用体积元格式的对称性和特殊的电流基向量,将每次迭代中需要求解的正问题的个数降到最低.一系列数值实验的结果验证了数学模型的可靠性和算法的可行性.本文所提出的这些方法,已成功应用于三维电阻抗成像的实际数值模拟.     

Speeding up the FMMR perfect sampling algorithm: A case study revisited

In a previous paper by the second author, two Markov chain Monte Carlo perfect sampling algorithms—one called coupling from the past (CFTP) and the other (FMMR) based on rejection sampling—are compared using as a case study the move‐to‐front (MTF) self‐organizing list chain. Here we revisit that case study and, in particular, exploit the dependence of FMMR on the user‐chosen initial state. We give a stochastic monotonicity result for the running time of FMMR applied to MTF and thus identify the initial state that gives the stochastically smallest running time; by contrast, the initial state used in the previous study gives the stochastically largest running time. By changing from worst choice to best choice of initial state we achieve remarkable speedup of FMMR for MTF; for example, we reduce the running time (as measured in Markov chain steps) from exponential in the length n of the list nearly down to n when the items in the list are requested according to a geometric distribution. For this same example, the running time for CFTP grows exponentially in n. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Random Struct. Alg., 2003     

复合材料弹性结构的高精度多尺度算法与数值模拟

１．引言 由于复合材料结构物理参数的非均匀各向异性以及细部几何构形的复杂性,在计算它的位移场、应力、应变场时,传统的有限元法因网格生成困难和计算规模太大而难以实现．７０年代初,Ｉ．Ｂａｂｕｓｋａ,Ｊ．Ｌ．Ｌｉｏｎｓ等人针对复合材料弹性结构提出了均匀化方法,见文［１］,数值实验表明,均匀化方法对描述复合材料弹性结构的有效材料常数及刚度性质是有效的,但它不能刻画应力和应变场的局部变化,因而作为复合材料强度理论的判断依据,均匀化理论显然是不够的．为此,Ｊ．Ｌ．Ｌｉｏｎｓ,Ｏ．Ａ．Ｏｌｅｉｎｉｋ等分别就…