对流热过程数值计算稳定性关系新探讨(I)--耗散熵产非负定性分析

探讨性地定义了广义熵的概念;对于给定的模型方程,建立了相应的熵方程,揭示了模型方程潜在固有的耗散熵产非负定性质;提出了以该非负定性为准则,对模型方程的一般化数据格式稳定性限制条件的分析方法.针对一些典型的数值格式导出了具体的限制性条件,归纳性地显示该方法的结果为稳定性的充分条件,为耗散与数值稳定性的内在联系提供了新的理解.     

对流热过程数值计算稳定性关系探讨（Ⅰ）：———耗散熵产非负定性分析

探计性地定义了广义熵的概念;对于给定的模型方程,建立了相应的熵方程,揭示了模型方程潜在固有的耗散熵产非负定性质;提出了以该非负定性为准则,对模型方程的一般化数据格式稳定性限制条件的条件方法,针对一些典型的数值格式导出了具体的限制性条件,归纳性地显示该方法的结果为稳定性的充分条件,为耗散与数值稳定性的内在联系提供了新的理解。     

一类求解浅水波方程的基本无振荡熵稳定格式

针对浅水波方程,提出了一类低耗散基本无振荡熵稳定格式.在Roe型熵稳定通量中添加熵守恒格式的熵数值黏性绝对值的量来抵消解在跨过激波时所产生的熵增,从而抑制伪振荡;并且,利用通量限制器函数构造出相应的高分辨率熵稳定格式.利用新格式模拟一维和二维经典问题,数值结果表明,该格式具有低耗散、高分辨率、基本无振荡性等特点,是求解浅水波方程较为理想的方法.     

熵、巨势与开放的近平衡系统热力学第二定律的两种表现形式

从分析局域平衡理论框架内封闭热力学系统之熵产生与特性函数变率的关系入手，阐明了非平衡态的热力学特征，即非负耗散强度及非平衡线性区向最小耗散态演化的趋势，实际上是分别体现在热力学势的一阶及二阶变率层次上的状态演化方向。同时，提出了以巨势为基础的开放非平衡系热力学第二定律的表述形式，论证了在近平衡区与最小熵产生原理的等价关系。     

计算二维映射符号动力学和拓扑熵的方法

本文用从Hamilton量得到耗散映射轨道的方法,定义了动力学方程,建立了二维映射的符号动力学;从拓扑熵的定义,通过计算二维映射的不稳定周期轨道数,得到了拓扑熵,并以Henon映射为例,具体得到了该映射的符号动力学和拓扑熵。     

利用熵格式计算地下水溶质运移方程

用分裂法将地下水溶质运移方程分成对流方程和弥散方程,对流方程采用熵格式求解,弥散方程采用中心格式求解.数值试验表明,该格式不会产生过量问题,没有出现非物理振荡,数值弥散较小.     

从刘维空间反常朗之万方程到非平衡熵

用刘维空间反常朗之万方程取代刘维方程作为统计物理的基本方程，由此得到了平衡态系综，推导出了吉布斯非平衡熵和玻耳兹曼非平衡熵的变化率、非平衡态热力学基本方程及熵增加原理。自扩散张量是决定熵产生和扩散熵流的重要参量，但在非均匀的远离平衡态系统内不能证明熵产生密度各处都为正或等于零，而在某些局部可能为负。     

熵,巨势与开放的近平衡系统热力学第二定律的两种表…

从分析局域平衡理论框架内封闭热力学系统之熵产生与特性函数变率的关系入手，阐明了非平衡态的热力学特征，即非负耗散强度及非平衡线性区向最小耗散态演化的趋势，实际上是分别体现在热力学势的一阶及二阶变率层次上的状态演化方向。同时，提出了以巨势为基础的开放非平衡系热力学第二定律的表述形式，论证了在近平衡区与最小熵产生原理的等价关系。     

满足最大值原理的熵格式计算线性传输方程

茅德康等发展了熵格式计算一维双曲守恒型方程,熵格式具有超收敛性并且适合长时间计算.但是熵格式不满足最大值原理,在最值点处会出现过高或者过低现象.发展了满足最大值原理的熵格式并且对一维和二维线性传输方程进行了数值模拟,数值结果表明该格式在最值点不会出现过高过低现象而且不会发生非物理振荡.     

基于自由扩散下被捕食者-捕食者模型的图灵不稳定分析

研究了具有Beddington-DeAngelis功能反应的被捕食者-捕食者模型在自由扩散模式下的图灵不稳定性.分析了系统在无自由扩散情形下的耗散性和一致持久性的充分条件以及非负平衡点的局部稳定性，并通过刻画系统非负平衡点的图灵不稳定性条件，确定产生图灵斑图的分岔参数满足的条件以及相应的图灵区域.数值实验结果验证了系统的稳定性，揭示了波色数、分岔参数和交叉扩散系数对斑图产生的定量影响.     

癌和正常细胞熵产生的差异性及其治疗意义

通过热力学计算证明通常条件下癌细胞的熵产生率高于正常细胞,熵流方向为从癌到正常组织.但在适当外场作用下,正常细胞的熵产生率可提高更多,因而可以改变熵流方向,从而抑止癌的毒性信息流的扩散.设计了可试用于癌症治疗的方脉冲电场.     

封闭体系的熵产生原理

本文阐述封闭体系中的熵产生原理.据此原理说明封闭体系经历一个任意过程,体系的熵变等于熵流dSe和熵产生dSi之和.体系若经历一个不可逆过程必定产生熵,经历一可逆过程,熵产生等于零.把熵产生原理应用于封闭体系中的各种过程,可以判断过程的性质,它较Clau-sius不等式和孤立体系中的熵判据更为简便.     

钢丝型回热器的不可逆熵产率分析

从导热不可逆性和粘滞不可逆性两方面对钢丝型回热器的熵产率进行理论分析和数值计算, 讨论熵产率的截面分布和几个参数对熵产率平均值的影响, 得出优化频率     

原子能级简并的双光子J-C模型耗散动力学

研究原子能级简并的双光子Jaynes-Cummings模型中原子和系统的耗散动力学,应用密度矩阵主方程对腔耗散常数进行微扰展开的方法,在不同的光腔耗散常数及平均光子敷下,分别计算了系统与原子线性熵随时间的演化关系．结果显示,原子能级的简并增加了系统与原子初始相干性,延长了原子与场之间的纠缠周期,同时压缩了这种纠缠的振幅．另外,光场经典性越强,退相干发生越迅速,系统陷入混乱度越高．     

遗传算法及其在信息熵优化中的应用

为解决在信息熵优化中需要通过求解复杂的非线性积分方程组才能获得一定概率分布的问题,首先分析了常用的Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ法的２点缺陷,然后以求解最大信息熵分布为例,将一类新颖的智能优化技术－－遗传算法应用到信息熵优化领域中,避免了方程组的直接求解,计算结果表明,该方法易一,具有良好的稳定性,从而为信息熵优化提供了一种新方法。     

水下爆炸能量耗散特性分析研究

基于特征线理论得到了水中冲击波的近似传播规律,提出了炸药水下爆炸冲击波传播过程中的熵变及能量耗散特性的近似评估方法.使用该评估方法,对TNT和RS211两种炸药水下爆炸近场冲击波传播过程中的能量耗散进行了计算.研究表明,水下爆炸近场的冲击波超压峰值迅速衰减,熵增与能量损失主要发生在水下爆炸近场的10倍装药半径范围内.对于TNT和RS211两种炸药,20倍装药半径处水中冲击波的能量耗散分别约为水下爆炸总能量的34%和32%,与水下爆炸试验结果基本一致.     

Entropy and its application in turbulence modeling

The entropy concept was introduced into the turbulence modeling strategy in the present work. First, the turbulent boundary-layer was described from the point of energy dissipation. Based on the theoretical analysis and direct numerical simulations, the relationship between the entropy increment and viscosity dissipation was systematically investigated. Then, an entropy function fs was proposed to distinguish the turbulent boundary-layer from the external flow. This function is universal, independent of the inflow conditions or any specific turbulence model. With this function, a new version of delayed-detached-eddy simulation method SDES was constructed and verified with the supersonic boundary-layer flow and the cavity-ramped flow. Initial results showed that this method could successfully avoid the modeled stress depletion problem inherited from the original DES method.     

基于熵变分的图像去噪模型

针对传统Tikhonov正则化模型存在的不足,根据最大后验概率（MAP）和最大熵的理论,提出了一种基于熵变分的图像去噪模型。该模型利用图像像素点的梯度信息自适应的对带噪图像进行各向异性滤波处理,在去除噪声的同时有效保留了图像的边缘细节。采用变分法推导出了该模型对应的偏微分方程,最后结合梯度加权最速下降法和半点格式的数值迭代算法对方程进行求解。实验结果表明,该模型去噪后的图像比Tikhonov正则化模型具有更好的客观评价指标和主观视觉效果。     

腔中A型原子与光场Raman相互作用体系的熵特性

利用描述环境作用的超算符方法对耗散腔中型三能级原子与光场Raman相互作用体系的主方程进行了精确求解;计算了原子、光场以及系统的线性熵,讨论了光场强度、腔的耗散系数以及原子两能级的Stark位移对线性熵的影响.结果发现:光场越强,光场与其它子系统进行熵交换的时间越长;腔耗散系数阻滞子系统间的熵交换;使系统的熵不可逆的增...     

Entropy equilibrium equation and dynamic entropy production in environment liquid

The entropy equilibrium equation is the basis of the nonequilibrium state thermodynamics. But the internal energy implies the kinetic energy of the fluid micelle relative to mass center in the classical entropy equilibrium equation at present. This internal energy is not the mean kinetic energy of molecular movement in thermodynamics. Here a modified entropy equilibrium equation is deduced, based on the concept that the internal energy is just the mean kinetic energy of the molecular movement. A dynamic entropy production is introduced into the entropy equilibrium equation to describe the dynamic process distinctly. This modified entropy equilibrium equation can describe not only the entropy variation of the irreversible processes but also the reversible processes in a thermodynamic system. It is more reasonable and suitable for wider applications.