用FHP模型格子气方法对复杂边界条件的数值模拟

介绍了格子气自动机模型的特点,建立了具有完全对称性的7-Bit正六边形格子气自动机模型。应用该模型通过对典型管排流和隔板流问题的计算模拟,其结果清晰的表示出流体在流场内的流动细节,证明了模型的正确性和有效性。     

格子模型的快速序列搜索算法

一种快速序列穷举搜索蛋白质构像空间的算法。该算法利用二分技术将HP序列逐次分解,保存分解过程的中间结果,使搜索算法中所需的计算量大大减少。     

基于耦合映像格子的分组图像加密算法

针对传统的基于混沌的数字图像加密算法存在的抗差分攻击性能较弱、对受损密文图像恢复效果较差的问题,设计出一种基于分组密码和交替迭代结构的数字图像加密算法。在每一轮加密中,采用不同的耦合映像格子来构造S盒,使得算法具有更好的安全性能。实验结果表明,该算法不仅具有较好的加密效果,而且对受损密文图像也能得到较好的恢复效果。     

基于LBM的槽道流直接数值模拟

采用格子波尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method,LBM),进行了槽道流动的直接数值模拟.与经典的KMM结果比较了边界层速度型、均方根速度、雷诺应力分布以及槽道流中心区的能谱,结果表明LBM具有足够的精度模拟边界层的发展以及壁面存在对流动的影响.文中的研究表明,LBM有望用于风洞洞壁干扰的数值模拟修正.     

基于耦合锯齿映射的时空混沌伪随机数发生器

基于近邻耦合锯齿映射的扩散和混乱特性,利用密码学判定,提出一种时空混沌伪随机序列产生方法.把由锯齿映射组成的近邻耦合映像格子作为时空混沌系统,各格点变量能同时输出独立的伪随机数.对参数β取不同值时弱耦合情况下伪随机数的概率密度函数和类随机性进行了数值分析,且对量化后的伪随机序列进行了周期特性、平衡性、相关性分析和NIST测试,结果表明,该序列有很好的密码学特性.在此基础上利用该伪随机数发生器构成一种简单的流密码,讨论了其安全性,发现基于近邻耦合锯齿映射的时空混沌伪随机数发生器能用来构造更高效安全的混沌流密码.     

基于MRT-LBM大涡模拟的桥梁气动参数数值仿真

为有效模拟桥梁结构的高雷诺数绕流及拓展格子玻尔兹曼方法（Lattice Boltzmann Method,LBM）在桥梁抗风中的应用,将动态Smagorinsky亚格子涡黏性模型嵌入到多松弛时间格式的LBM中。在LBM中,亚格子涡黏性通过网格滤波和检验滤波两次滤波求得,网格滤波以LBM的格子网格为滤波尺度由LBM的局部非平衡矩直接完成,检验滤波在更大尺度上采用有限差分求解。利用亚格子涡黏性修正LBM的运动黏性,构造了一种可以模拟钝体高雷诺数绕流的LBM大涡模拟方法—MRT-LBM-DSM。采用MRT-LBM-DSM结合LBM的移动边界技术对苏通大桥主梁断面的静力三分力系数和气动导数进行了仿真计算。数值模拟结果证明MRT-LBM-DSM可以准确预测湍流流动,可以用于桥梁主梁断面的高雷诺数绕流仿真和计算主梁断面的气动参数。     

Dy2FeAl化合物中的R-T交换耦合常数的计算

提出利用分子场近似结合中子衍射或Ｘ射线衍射的实验结果,计算Ｒ２Ｆｅ１７型稀土过 渡族化合物中的稀土磁矩与过渡族磁矩之间的交换耦合常数的方法．计算了 Ｄｙ２Ｆｅ１７－ｘＡｌｘ （ｘ＝２,３,４,５,６,７,８）化合物中的稀土磁矩与过渡族磁矩之间的交换耦合常数－ＪＲＴ／ｋ, 结果分别为７,７７ Ｋ,７．２７ Ｋ,７．３９ Ｋ,８．６２ Ｋ,８．６４Ｋ,９．５２ Ｋ,１０．３４ Ｋ．其中对ｘ＝５,６, ７,８的化合物计算结果与高场测量的实验值８．７７ Ｋ,９．２５ Ｋ,１０．１Ｋ,１０．９Ｋ符合得较好． 说明从分子场理论出发,利用Ｘ射线衍射或中子衍射的结果更细致地考虑一些替代的细 节,计算稀土过渡族化合物中的稀土（Ｒ）磁矩与过渡族（Ｔ）磁矩之间的交换耦合常数是 一种可取的方法．     

基于格子Boltzmann方法的倾斜方腔自然对流模拟

采用格子Boltzmann方法对二维封闭方腔自然对流换热进行研究. 通过数值模拟得到在不同Ra数和倾斜角θ下,封闭方腔内的流场、温度场的变化情况. 再根据流场、温度场分析Ra数、倾斜角θ对封闭方腔自然对流换热的影响. 结果表明,Ra数的增大会增强自然对流换热,而倾斜角的增加使得自然对流换热增减交替,当倾斜角为90°时,自然对流换热最弱.     

利用高精度浸没边界-格子Boltzmann流固耦合格式模拟2维刚体自由沉降运动

自由刚体的流固耦合问题是计算流体动力学领域的热点问题,也是实际工程应用中的常见问题。为了推广最新提出的基于迭代力项的浸没边界-格子Boltzmann(immersed boundary-lattice Boltzmann, IB-LB)耦合格式使之能够计算自由刚体的流固耦合问题,首先在原控制方程中添加自由刚体的运动方程组,然后利用IB-LB耦合格式离散并数值求解该数学模型。以两小球在水箱中的自由沉降运动为例,比较了本方法与其他流固耦合算法的计算结果。最后模拟了富有挑战性的矩形平板在水箱中飘动的过程,捕捉到了与实验数据相吻合的刚体运动轨迹和流态结构,通过对比本法和现有同类算法的单步平均耗时与平板平均速度,证明了推广后算法在计算复杂流固耦合问题上有较高的计算效率和精度。     

质子交换膜水电解中气-液两相传输的模拟研究

两相传输是影响质子交换膜水电解系统性能的关键因素。为掌握质子交换膜水电解单元中多孔扩散层内气液两相传输规律,基于数值重构的三维多孔扩散层结构,采用格子Boltzmann两相流动模型模拟研究了扩散层内两相传输过程,详细分析了扩散层孔隙率和表面接触角对气泡传输与分布的影响。数值模拟结果表明：孔隙率减小会明显降低气体渗透率,从而导致气泡难以在扩散层内找到有效传输通道。接触角的增大不仅增加了气泡在界面堆积的风险,也减缓了气泡在孔隙内的传输速度。从孔隙尺度水平初步掌握了质子交换膜水电解单元多孔扩散层内两相传输规律,可为高性能水电解系统设计和优化提供理论支撑。