一种结构动力响应分析的快速高阶算法

为了提高基于高阶格式的结构动力响应微分求积分析方法的计算效率,发展了一种求解动力方程的快速算法.利用微分求积原理将结构动力方程转化为标准Sylvester方程的形式,通过对系数矩阵进行矩阵分解,进而将动力响应Sylvester方程化为一系列标准线性方程组,采用相关成熟算法求解这些线性方程组后即可获得结构动力时程响应的全部解答.结构动力响应微分求积分析方法为高阶数值方法,一步计算可以获得多个时点处的动力响应.基于本文快速算法,不必直接对矩阵方程进行求解.数值算例表明,本文快速算法能够准确地计算出结构动力响应,具有数值精度高、收敛性好的优点.     

基于节点密度的自适应EFG法拓扑优化方法研究

针对无网格法拓扑优化中设计变量庞大、计算效率低的问题,提出了基于节点密度的自适应EFG拓扑优化方法.该方法以节点相对密度为设计变量,建立了以结构柔度最小为优化目标的自适应EFG拓扑优化模型,给出了拓扑优化中自适应节点加密准则、节点加密方法和新增节点设计变量更新规则.算例结果表明,采用论文提出的自适应EFG拓扑优化方法进行结构拓扑优化时,可以减少结构分析和优化的设计变量数目,提高优化效率.     

AUFS格式在无网格方法中的应用

将计算量小,激波分辨率高的AUFS (artificially upstream flux vector splitting) 格式应用于无网格方法. 所发展算法基于多项式基函数最小二乘无网格方法,采用线性基函数曲面拟合及AUFS 格式计算各离散点的空间导数,应用四阶Runge-Kutta 法进行时间显式推进. 为验证算法健壮性、精度以及计算效率,对Riemann 问题、超音速平面流动,以及不同攻角NACA0012 翼型跨音速流场进行了数值模拟,其结果同采用HLLC (Harten-Lax-van Leer-contact) 格式的无网格方法以及文献报道结果吻合较好,并且计算量较形式简单HLLC 格式减少约15%.     

水下爆炸柱形高压气泡膨胀过程的RGFM和高精度格式数值模拟

为了对柱形装药水下爆炸高压气泡膨胀过程进行三维数值模拟,用level set方法追踪气水界面,详细描述了精确对柱形气泡进行level set建模;对于流场,使用Euler方程描述,并用高精度格式(五阶WENO和四阶R-K法)离散空间项和时间项;对于level set方程,使用五阶HJ-WENO离散;用RGFM处理气水界面附近网格节点。给出了水下流场不同时刻的压力云图、柱形高压气泡的形状演变以及流场中几个指定点的压力峰值。通过三维建模和计算验证,用RGFM结合高精度格式可以很好地对柱形高压气泡膨胀问题进行三维数值模拟,同时也可以较精确地追踪高密度比、高压力比的三维气水界面。计算结果表明,柱形高压气泡在膨胀过程中,形状逐渐向椭球形变化;位于固壁附近的柱形高压气泡受固壁反射波的影响,在固壁法线方向上的膨胀会受到抑制;双圆柱形高压气泡膨胀产生的冲击波,可以彼此抑制对方的膨胀。

     

过渡金属络合物成键本质分析的常用方法

过渡金属络合物中过渡金属与配体间所形成的化学键的成键本质,可以在理论化学基础上,采用定量的方法进行分析。本文重点以铁羰基络合物为例,对常用的分析方法,如自然键轨道方法(NBO)、电荷分解分析(CDA)、分子中的原子(AIM)拓扑分析方法以及ETS和EDA能量分解方法等,在应用中的优缺点进行了分析和评述。借助于这些方法提供的电荷、能量和电子密度等配分项可以深刻认识和理解过渡金属-配体间形成的化学键的成键本质。     

Mathematical Models for Unstable Quantum Systems and Gamow States

We review some results in the theory of non-relativistic quantum unstable systems. We account for the most important definitions of quantum resonances that we identify with unstable quantum systems. Then, we recall the properties and construction of Gamow states as vectors in some extensions of Hilbert spaces, called Rigged Hilbert Spaces. Gamow states account for the purely exponential decaying part of a resonance; the experimental exponential decay for long periods of time physically characterizes a resonance. We briefly discuss one of the most usual models for resonances: the Friedrichs model. Using an algebraic formalism for states and observables, we show that Gamow states cannot be pure states or mixtures from a standard view point. We discuss some additional properties of Gamow states, such as the possibility of obtaining mean values of certain observables on Gamow states. A modification of the time evolution law for the linear space spanned by Gamow shows that some non-commuting observables on this space become commuting for large values of time. We apply Gamow states for a possible explanation of the Loschmidt echo.     

High-Order Leap-Frog Based Discontinuous Galerkin Method for the Time-Domain Maxwell Equations on Non-Conforming Simplicial Meshes

A high-order leap-flog based non-dissipative discontinuous Galerkin timedomain method for solving Maxwell's equations is introduced and analyzed. The proposed method combines a centered approximation for the evaluation of fluxes at the interface between neighboring elements, with a Nth-order leap-frog time scheme. Moreover, the interpolation degree is defined at the element level and the mesh is refined locally in a non-conforming way resulting in arbitrary level hanging nodes. The method is proved to be stable under some CFL-like condition on the time step. The convergence of the semi-discrete approximation to Maxwell's equations is established rigorously and bounds on the global divergence error are provided. Numerical experiments with highorder elements show the potential of the method.     

求解二维Fisher-KPP方程的一类保正保界差分格式及其Richardson外推法

本文研究求解二维Fisher-Kolmogorov-Petrovsky-Piscounov (Fisher-KPP)方程的一类保正保界差分格式.运用能量分析法证明了当网格比满足$R_{x}+R_{y}+[b\tau (p-1)]/2\leq\frac{1}{2}$时差分解具有一系列数学性质,包括保正性、保界性和单调性,且在无穷范数意义下有$O (\tau+h_{x}^{2}+h_{y}^{2})$的收敛阶.然后通过发展Richardson外推法得到收敛阶为$O (\tau^{2}+h_{x}^{4}+h_{y}^{4})$的外推解.最后数值实验表明数值结果与理论结果相吻合.值得提及的是在运用本文构造的Richardson外推法时对时空网格比没有增加更严格的条件.     

两种高分辨率数值方法计算波前有非均匀流的变截面管内激波传播规律的比较

本文采用两种对间断解具有高分辨率的数值方法基于推广Riemann问题解的二阶Godunov型有限差分法和分裂算子的随机选取法,计算了微波在波前有非均匀定常流的一维变截面管道中的传播和波后流场特征,得到一致结果,用数值模拟方法揭示了这类运动的一些特殊规律。对比两种方法的计算过程和结果,可以看出,二阶Godunov型方法明显优于随机选取法。     

用于BB84相位编码量子密钥分发系统的不间断式主动相位补偿方案

提出一种新的不间断的主动相位补偿方案,在进行量子密钥分发的同时统计不匹配基量子比特在干涉仪不同输出端口上的随机计数分布,给出了由不匹配基量子比特统计数值计算相位漂移参数的计算公式,并由统计数值计算得到相位漂移参数。结果表明：该方案允许系统并行处理量子密钥分发与相位补偿,也充分利用了在原BB84协议中会被丢弃的不匹配基量子比特信息。