非均匀能带结构简并半导体的电流方程

从基本的玻尔兹曼输运方程出发，推导了非均匀能带结构简并半导体中电子和空穴电流方程的一般形式，着重处理了方程中的载流子温度梯度项，给出了一种新的便于半导体器件数值分析的包含影响材料能带结构各主要因素的电流广义漂移扩散模型及相关系列公式。应用该模型对Ｓｉ／ＳｉＧｅ异质结双极晶体管的热电子效应进行了数值模拟和讨论。     

高雷诺数湍流的熵格子玻尔兹曼方法大涡模拟计算

为了开发基于熵格子玻尔兹曼方法的通用计算流体动力学求解器,建立了熵格子玻尔兹曼方法的大涡模拟标准Smagorinsky亚格子尺度湍流模型的计算模型,探究了其进行高雷诺数湍流模拟的有效性,并且尝试展开了基于熵格子玻尔兹曼方法大涡模拟亚格子尺度模型的近壁面研究.得到结论:熵格子玻尔兹曼方法的大涡模拟能够有效进行高雷诺数湍流的数值模拟计算;近壁面处理的Catalano方法对壁面处流场速度的计算结果优于Van Driest方法,而Van Driest方法的优越性表现为模拟计算方法的一致性.     

基于格子玻尔兹曼方法的多型绕流数值模拟

格子玻尔兹曼方法作为一种新颖的计算流体动力学方法,能够模拟多种复杂的流体问题.本文简要介绍了格子玻尔兹曼方法基本理论与它最重要的LBGK模型及其边界条件.应用格子玻尔兹曼方法对6种不同形状的障碍物以及同一障碍物分别在3种不同雷诺数下的绕流进行了数值模拟计算,得到了多种形状障碍物绕流在同一时刻的速率分布和涡量分布;对圆柱绕流在一个脱落周期内的变化进行了分析;对棱柱在不同雷诺数下的绕流速率与涡量分布进行了对比.结果表明,格子玻尔兹曼方法计算稳定可靠,效率高,是计算流体动力学强大的数值模拟方法之一.     

用格子Boltzmann方法研究交通流BML模型

用格子玻尔兹曼研究二维决定论文通流BML模型，得出模型满足的玻尔兹曼方程，并对其进行了计算机模拟，获得了与用CA方法研究该模型相类似的结论，提供了格子玻尔兹曼方法用于研究交通流的可行性。     

二维时间发展混合层噪声的直接数值模拟

为了考查不同波长的初始扰动对二维时间发展混合层流动与噪声的影响,采用直接数值模拟的方法进行了研究。采用多尺度展开技术从耦合双分布函数玻尔兹曼方程中恢复出质量、动量和能量守恒方程;融合特征边界条件与玻尔兹曼方程来满足边界的无反射特征;运用高精度的时空离散格式求解玻尔兹曼方程并直接模拟了5种不同工况下的时间发展混合层。结果表明:高频扰动主要控制混合层中旋涡的对并和缠绕,低频扰动主要控制旋涡的迁移和旋转;涡对的演化过程类似于一个旋转的四极子源模型;扰动能以平面波的形式向远场辐射并且以当地声速传播。该结果可为混合层湍流机理研究提供参考。     

玻尔兹曼网格方程在长输管道瞬变流中的应用

该文以瞬变流动理论为基础，通过Chapman-Enskog展开和多尺度技术，在标准玻尔兹曼网格方程中引入摩阻附加项，推导出求解长直输水管线瞬变流动数值解的玻尔兹曼网格方程。并根据长直输水管线的流动特性，选择合理的平衡分布函数形式。结合理论和实例进行数值实验，论证了玻尔兹曼网格方程模拟长直输水管线瞬变流动的可行性。     

深亚微米器件Monte Carlo模拟的数学模型

讨论了深亚微米半导体器件模拟的Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法（ＭＣＭ）,并简要阐述了玻耳兹曼模型（ＢＴＭ）、漂移扩散模型（ＤＤＭ）和流体动力学模型（ＨＤＭ）之间的关系。     

小尺寸半导体器件流体动力学方程解的长时间行为

用能量方法证明了当初始数据与稳态解很近，且时间趋于无穷时，小尺寸半导体器件流体动力学方程指数衰减到唯一的稳态解，从而改正了文献[1]的错误。     

土壤下渗问题的格子玻尔兹曼模拟

将一种新的格子玻尔兹曼模型(简称LB模型)应用于土壤水流下渗过程的探讨.在恰当的时间和空间多尺度化方案基础上,给出了Richards下渗方程的LB模型所对应的宏观量和平衡态分布函数形式.通过对扩散方程和线性Richards方程的分析,LB模型的模拟结果与分析解相吻合,并详细探讨了弛豫系数、网格步长和时间步长等参数对计算误差的影响.与Philips解的比较表明,该LB模型可成功应用于非线性Richards下渗方程的求解,并在计算稳定性和处理非线性等方面展现出很好的优点.     

重离子碰撞量子输运的半经典描述

本文介绍了用于模拟中能重离子碰撞的输运模型,包括玻尔兹曼输运模型和量子分子动力学输运模型.前者数值求解单体相空间分布函数基于玻尔兹曼输运方程的演化,后者模拟多体哈密顿量作用下高斯波包描述的核子演化,两类模型对输运模拟的初始化、平均场、核子-核子散射均有不同处理.将输运模拟结果与中能重离子碰撞实验数据相比较,是获取核力及核物质状态方程的重要手段之一.为了减小由于模型依赖性所造成的理论误差,国际输运领域专家进行了不懈的努力,十多年来比较评估了约二十个输运模型对重离子碰撞体系和周期性边界的箱体体系中的模拟计算结果,包括核子之间的碰撞率与泡利阻塞、核子的集体流以及介子的产生等,取得了阶段性的成果.     

一维等温量子Navier-Stokes方程组的热平衡状态

研究发生在半导体器件中的一种耗散的量子流体动力学模型,即一维等温量子Navier-Stokes方程组.在热平衡状态下,先利用指数变换法将问题转化成一个四阶椭圆方程,然后利用Leray-Schauder不动点定理得到了模型古典解的存在性,最后在某些条件下证明了解的唯一性.     

薛定谔方程形式的玻氏微分积分方程

通过简单的复变函数变换，导出了薛定谔方程形式的玻氏微分积分方程，以期为求解玻尔兹曼微分积分方程发现新的途径。     

实际气体的玻尔兹曼因子方程

将玻尔兹曼分布律应用于实际气体紧靠容器壁处,厚度为气体分子有效作用距离s的边界区域保守力场中,用边界区域界面自由能作为状态参量之一,推导出实际气体的玻尔兹曼因子方程。进而应用该方程导出了理想气体物态方程、非理想气体物态方程、气体体系边界区域热力学函数和焦耳-汤姆逊效应的新解析。用与著名的范德瓦尓斯方程、维里方程对比分析的方式进一步论证了:玻尔兹曼因子方程不仅形式简单、物理意义明确,而且比范氏方程、维里方程更能如实地描写实际气体在各种压强条件下的自然状态、更具合理性与普遍性。     

岩石孔隙结构表征与流体输运可视化研究进展

孔隙结构特征的室内测试技术主要分为间接测试和直接测试两大类。前者主要以获取孔径分布等特征统计参数为主的流体注入法及孔隙流体饱和度的反分析法。后者主要为以获取孔隙结构图像为目的的光学辐射法。微观渗流物理实验可以实现孔隙空间中流体流动形态的可视化监测与分析，获取宏观条件下难以观测的实验现象，有助于孔隙尺度下渗流及驱替过程中复杂流动行为的微观力学机制分析。基于岩芯微观孔隙结构图像的模型重建是一种实现孔隙结构精细化表征与流体输运特性可视化研究的数值分析手段。基于不同的表征思想，多孔介质内流体输运控制方程可分为分子动力学模拟、格子玻尔兹曼模拟和计算流体动力学模拟。主要通过泊肃叶定律和准静态模型实现孔隙尺度流体流动和驱替过程的模拟。     

响应表面方法与模拟相结合用于埋沟道PMOS器件性能优化

响应表面方法与ＴＣＡＤ相结合是一个极具潜力的有用技术，它可以极大地减少研制和优化ＩＣ工艺的时间和成本。本文介绍了用响应表面的实验设计与模拟相结合获得模型方程并用于工艺优化的方法和优点。Ｄ－优化的设计方法和其他措施结合改善模型拟合精度，得到的响应表面用于对亚微米埋沟道ＰＭＯＳ器件性能进行预测和优化。用响应表面得到优化的工艺条件，在此条件下由响应表面预测的结果与模拟结果取得了很好的一致。     

三维晶格玻尔兹曼方法模拟动脉弓内的流场

简要介绍了三维晶格玻尔兹曼方法,它是模拟流体流动以及为复杂物理现象建模的一个新工具.应用三维晶格玻尔兹曼方法对动脉弓模型的流场在不同雷诺数情况下进行模拟,给出了弯管内的轴速度、二次流和壁面剪切应力的分布特征,并对结果进行了详细的分析.     

一类Equal Width波方程的介观数值模拟研究

针对Equal Width波方程的初边值问题,构造了一类非标准格子玻尔兹曼介观数值模型.通过Taylor展开和Chapman-Enskog多尺度分析,可以从该模型正确恢复出Equal Width波方程.同时,获得了相应的局部平衡态分布函数的具体表达式.通过选取带有解析解的初边值问题进行数值模拟,数值结果显示数值解与解析解十分吻合,表明所构造的格子玻尔兹曼介观数值模型在一定范围内是可行有效的.该模型能够为今后数值求解更复杂的偏微分方程提供借鉴经验.     

BUU方程的矩展开与核流体动力学方程

通过对Ｗｉｇｎｅｒ表示下的ＢＵＵ方程作矩展开，研究了ＢＵＵ方程零至二阶矩和流体动力学方程及其相应的守恒定律之间的关系，并获知，在两体碰撞占优势的情况下，考虑了局域平衡假设，ＢＵＵ模型将以核流体动力学模型所替代。     

按比例缩小SiGe HBT能量传输模型

针对用传统的漂移扩散模型分析小尺寸SiGe HBT的局限性,采用新的能量传输模型.通过分析建立了小尺寸SiGe HBT(考虑Ge含量)的玻尔兹曼方程,得到不同区域电子温度的分布;并比较了不同基区宽度、不同Ge梯度下的电子温度曲线.结果发现在基区很薄的情况下,电子从基区向集电区渡越时,其温度逐渐升高,且大大高于晶格温度,且不同基区宽度基区电子温度变化率不同.     

无针式碟形静电纺丝喷头不同圆周倾角的模拟与试验

设计一种新型无针式碟形静电纺丝喷头用以制备亚微米纤维。建立不同圆周倾角的碟形喷头几何模型,利用ANSYS Maxwell 3D电磁学分析软件模拟无针式碟形喷头的电压及电场强度分布,探究无针式碟形喷头不同圆周倾角对亚微米纤维直径及产量的影响。结果表明:碟形喷头边缘处的电场强度最大,在施加电压一致时,圆周倾角越大则碟形喷头边缘的电场强度越大;纺丝液与水平面夹角随着圆周倾角的增大而增大;利用不同质量分数的聚丙烯腈(PAN)溶液进行纺丝,随着PAN质量分数的增加,亚微米纤维直径增加;随着碟形喷头圆周倾角的增加,亚微米纤维直径减小,产量增加。