Monte Carlo方法及其在统计物理中的应用

近年来,计算机技术和互联网的快速发展,使得计算机模拟成为仿真实验、验证理论以及理解自然规律的一种有效研究手段。本文简要地总结了一种有效且成熟的计算机模拟方法 Monte Carlo(MC)方法的基本思想,以平衡体系和非平衡体系的两个代表模型:Potts模型和钙振荡模型为例,介绍了MC和kinetic MC(kMC)模拟的基本算法。此外,还介绍了上述两种MC方法的发展及应用,即粗粒化MC和粗粒化kMC模拟方法,并以常见的Fortran语言为例给出其计算机模拟程序。     

粗粒料幂律模型研究

粗粒料在三轴试验过程中常表现软化和剪胀性质,而应用较广泛的双曲线模型不能反映这些性质。幂律模型既能反映硬化特性又能模拟双曲线模型不能反映的应变软化关系,因而能合理地反映粗粒料的应力应变关系。本文先叙述了粗粒料常规三轴试验剪切过程中应力应变和体变的基本特性,然后简要介绍了幂律模型的基本性质。在幂律模型概念的基础上,建立了粗粒料幂律模型。该模型既能反映应变硬化和软化性质,又能模拟剪切过程中体应变的剪缩和剪胀性质,因而能合理地反映粗粒料基本特性。并根据提出的模型推导了切线弹性模量和切线体积模量的公式。最后通过实例进行分析,验证了模型的合理性。     

粗粒化尺度模拟全氟烷烃的界面张力

通过分子动力学模拟方法,采用构建的粗粒化模型,对全氟烷烃(C6F14和C9F20)的界面性质进行了模拟计算.模拟得到的体系界面密度分布能清楚地反映界面结构及分子分布情况.通过与不同温度下实验值进行了比较,模拟的界面张力与实验数据十分吻合,并呈现随温度升高而减小的趋势.研究表明:所构建的粗粒化模型能够准确描述全氟烷烃的表面张力性质.     

汽车事故中车速计算方法的研究现状及展望

本文从汽车事故中车速鉴定的基本模型出发,介绍了目前汽车事故中车速计算的两种主要方法：力学鉴定方法和计算机模拟仿真方法。对汽车事故中车速计算的方法进行了展望。     

粗粒土亚塑性损伤模型

为了反映粗粒土主要力学特性,建立了亚塑性损伤模型。结合对粗粒土力学特性及物态演化的认识,提出了粗粒土的损伤状态函数。基于亚塑性理论的基本框架和损伤状态函数,建立了损伤模型的公式及参数确定方法。采用该模型对三峡二期围堰等3种实际工程试验结果进行了模拟。模型预测与试验结果吻合良好。该模型无需判断加卸载准则,易于三维化,公式简洁且参数较少,能够较好地反映粗粒土的主要力学特性,包括强度与围压的非线性特征以及在低围压下剪胀显著、高围压下剪缩较为显著的体变特性。     

单向混杂复合材料拉伸性能的两级分析

为了研究混杂复合材料的混杂效应,该文建立了单向混杂复合材料拉伸性能的两级三维剪滞模型,第一级模型为纤维和树脂构成的纤维束两相材料体系,第二级模型为2种(或多种)纤维束组成的混杂复合材料体系.纤维的强度基于蒙特卡洛(Monte-Cado)方法,用两参数的韦布尔(Weibull)分布模拟.用此模型模拟了夹芯和分散两种混杂方式、不同混杂比例下的碳/玻混杂单向复合材料棒材的纵向拉伸性能,数值模拟与实验结果吻合.研究发现:在该文的材料体系下.碳纤维体积分数低于或等于5%时,有明显的二次破坏现象.     

量子混沌研究中Poincare截面的计算机模拟

简要介绍了量子混沌研究中,采用计算机Fortran程序模拟Poincare截面图的一种方法;并以经典极限条件的d icke模型为例,给出了几种具体情况的数值模拟结果。     

量子混沌研究中Poincare截面的计算机模拟

简要介绍了量子混沌研究中,采用计算机Fortran程序模拟Poincare截面图的一种方法;并以经典极限条件的dicke模型为例,给出了几种具体情况的数值模拟结果.     

红细胞拉伸变形的粗粒化模拟

采用最近提出的一种红细胞膜粗粒化网络模型研究红细胞在外力作用下的变形.该模型中细胞膜由非线性弹簧连接构成的网状结构组成,弹簧选用蠕虫链模型.系统的自由能考虑面内自由能、弯曲自由能、红细胞表面积和体积控制势能.经过粗粒化参数处理,利用耗散粒子动力学方法模拟红细胞在拉力作用下的变形.对模型中量纲一参数与真实物理量之间的对应关系进行讨论,对弯曲势能及面积、体积控制势能所对应的粒子点上的受力进行分析,并验证前人的计算与实验结果.结果表明:红细胞膜粗粒化网络模型能有效地模拟红细胞的变形,但红细胞的变形受多种因素影响,需要不断完善模型.     

基于Galerkin方法构建MEMS器件宏模型

将器件结构单元的线性模态振型函数(或是本征正交模态)作为全局基函数集合,结合Galerkin方法,获得具有足够仿真精度的微机电系统(MEMS)器件自由度缩减模型.宏模型中相关的状态变量数目很少,可以被快速计算,便于植入系统仿真器中进行模拟.文中分别阐述了这两种自由度缩减模型构造方法的优缺点及存在的问题,认为宏模型研究的重点将是器件非线性特性的有效表达以及建模过程自动化的计算机实现;并对非线性MEMS器件宏模型的研究发展给出了建议.     

机织物组织计算机仿真模拟的数学模型与实现方法

运用计算机图形学的基本知识建立了机织物组织计算机仿真模拟的三维数学模型,并介绍了该模型的实现方法,取得了良好的模拟效果。为机织物组织计算机仿真模拟提供了一种可行的途径。     

集成电路宏模型的研究

本文论述了宏模型技术在集成电路和系统的计算机分析中的作用和要求.综述了宏模型的建立方法.以稳压电源和模拟开关两种常用的集成电路宏模型为例,说明了设计方法,并列出了手册上参量的标称值和模拟值.结果表明,宏模型对比于元件级模型,模拟效果很好,元件数量和计算时间大为减少.     

一种改进的MC-CDMA多级检测技术

在介绍MC CDMA系统下行链路上所采用的多级检测 (MSD)技术及其理论性能的基础上 ,提出一种新的改进了的多级检测技术 (IMSD) ,同时对这两种检测技术进行了计算机模拟 ,并对结果进行了比较。结果表明 ,IMSD与MSD复杂度相似 ,但IMSD性能改善了 1～ 2dB。     

MC-CDMA系统中的信道编码技术

将正交频分复用 (OFDM)与码分多址 (CDMA)相结合 ,构成MC CDMA系统。在简单讲述卷积码和Turbo码的编译码器结构的基础上 ,将这两种编码方案应用于MC CDMA系统的下行链路中 ,并进行了计算机模拟。     

NPC系统规格模型的局域描述及临界粗粒化过程

作者注意到了一般非平衡临界相变的共同特征，提出了一个模拟一般非平衡相变系统的具有一定普适意义的ＮＰＣ规格化模型，本文给出了该模型的局域随机描述，并考察了系统系统局域参量的临界支配作用。此外还讨论了该模型的临界粗粒化过程，以及运用重正化群方法来计算非平衡相变临界（ＮＰＣ）指数的可能性。     

计算机模拟及其应用和发展

介绍了计算机模拟的基本概念、基本内容和发展历史以及现实应用，介绍和分析了几种早期主要的模拟语言，并对计算机模拟的发展前景进行了阐述。     

基于OCL的业务模型转换到系统模型的研究

业务模型与系统模型都是模型驱动架构(MDA)中的关键模型,而它们之间的转换效率直接关系到待开发系统的质量。本文在深入研究两个模型的转换规则之后,提出了一种基于OCL形式化表示这两种模型之间的转换规则的方法,该方法有效的增加企业软件的开发效率以及质量,实现软件产业工业化生产。     

16位模型计算机的FPGA设计与实现

随着近些年现场可编程门阵列(FPGA)的发展和电子设计自动化(EDA)技术的进步,目前基于大规模可编程逻辑器件的嵌入式软核处理器设计已经成为可编程片上系统(SOPC)设计的重要部分。本文介绍了一种以软核处理器设计为核心的模型计算机设计,并给出了模型计算机各主要模块的设计思路和具体实现方法及16位模型机指令系统软硬件验证测试的相关内容。     

图像去噪中LLT模型的同伦方法

提出了运用具有全局收敛性的同伦方法求解Lysaker-Lundervold-Tai(LLT)模型,构造了一种逐步减小光滑化参数的同伦方程,并给出了有效的路径跟踪方法。实验表明,该方法收敛速度是不动点方法的2倍。     

稀薄气体高超声流动的非结构DSMC的并行化计算

 采用非结构化三角网格为基本网格单元,在可变硬球（VHS）分子模型、Borgnakke-Larsen唯象模型、Bird的化学反应几率模型及壁面CLL反射模型的基础上,本文用Fortran语言编制了能够模拟内能松弛、热力学非平衡和化学非平衡的稀薄气体直接模拟Monte-Carlo（DSMC）源程序。针对多核计算机上进行并行计算实现技术,将并行OpenMP的模型应用于DSMC方法,编制了可在多核计算机中进行数值模拟的非结构DSMC并行程序。分别对不同稀薄领域的不同工况高超声速气体绕圆柱流动问题进行数值模拟,得到热非平衡态对飞行器流场的影响。通过数值结果的比较,验证了编制的DSMC并行程序的正确性和合理性,以双CPU、双核计算机为例,并行后的计算效率提高了近一倍。这些数值结果对飞行器流场特性分析和有效地完成飞行器热防护具有重要意义。