汔液界面表面张力模拟中的影响因素

用分子动力学模拟方法研究汽液界面性质时，适当选取模拟分子数目和势函数截断半径，既能满足合理的计算时间要求，又减少分子数目效应和势函数截断半径对计算结果的影响，在NVT系综中，以氩原子为对象，对长方形模拟盒中粒中数目为500、864、1372和2048个的汔液平衡系统进行模拟计算，在计算时发现，汔液界面的表达张力值与模拟分子数目有关，模拟分子数目在1000个以上，表面张力值趋于恒定，势函数截断半径Rc=4.5σ，计算结果与实验值吻合较好。     

金刚石（100）表面dimer重构的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟（MDS）研究了金刚石（100）表面的重构特性．模拟中采用Brenner导出的多体参数化势模拟系统特性,并采用Langevin分子动力学方法模拟系统的退火过程．结果表明,对dimer重构的金刚石（100）表面进行弛豫,得到稳定的C（100）-（2×1）重构基态结构．该结构为对称dimer结构,其中dimer键长1．38A,计算得到的重构能为-3．02eV／dimer,与ab initio方法计算结果及实验结果都符合较好．     

并行MD优化算法与纳米晶体力学模拟

为发展可适用于纳米晶体力学模拟的高效率并行算法,构建了从晶体生成、计算到显示的分子动力学(MD)模拟系统.MD算法基于经典的对势和多体势上的Verlet算法,并行格式基于Linked-Cell-List方案,并针对特定的研究模型进行了各计算层次的优化.构建了交互式显示和控制子系统,可提供显示原子图像和属性的高质量图形输出.利用此模拟系统对纳米晶体进行了拉伸大变形和压痕模拟,结果表明: 在高速加载率下,堆垛层错(偏位错)的迸发、传播及其在晶界处的终止是纳米晶体变形的主要机制.     

平直纳米通道内液体流动规律的分子动力学研究

采用分子动力学方法模拟了液体氩在宽度为20．4原子直径的平直通道内的三维Poiseuille流动,对液体在纳米通道内流动的速度分布以及速度滑移进行了研究．结果表明：在壁面附近,牛顿流体的速度分布二阶导数与流体粒子数密度分布的大小有关;无论疏水或亲水表面,在捕捉和分析流场时的网格足够细、分辨率足够高的情况下,流体在壁面处的速度等于0;根据速度滑移的定义和相关计算方法,温度为119．8K、比容为0.73×10^-3m3／kg的液体氩流过疏水表面时滑移长度为1—2原子直径,流过亲水表面时滑移长度为-0．4--0．7原子直径．     

Gupta势结合多种算法求解Con（n=2-6O）团簇基态的效率

采用Gupta势结合完全随机数方法、无规网格点随机数方法、分子动力学模拟淬火法、分子动力学模拟退火法和遗传算法分别求解了Con（n=2-60）团簇的基态几何结构与能量，通过与标准数据库结果对比分析，结果表明：在所讨论的尺寸范围内，遗传算法的求解效率最好，能找到全部的基态结构，分子动力学模拟退火法效率次之，只在个别团簇尺寸时没找到基态结构；而对于含原子数在35以下的中小团簇，随机数方法、无规网格点随机数法也都有很好的效率；同时，文中也讨论了运用不同随机数、不同网格点及不同淬火温度对结果的影响．     

基于频域和时域法的电池包随机振动疲劳计算对比研究

针对频域法和时域法在随机振动疲劳计算中的适用性问题,以某型号电池包为研究对象,综合研究了2种方法的计算精度和计算效率.首先,建立电池包有限元模型,并通过模态试验进行验证;其次,以国标GB 38031―2020加速度功率谱密度（PSD）载荷谱作为频域载荷输入,并利用傅里叶逆变换技术将其转换为加速度时域载荷;最后,分别基于频域法和时域法计算电池包的振动加速度、应力和疲劳寿命,并进行了计算精度、效率的对比分析和精度的试验验证.结果表明,在电池包总振级和应力均方根值（RMS）方面,频域法和时域法计算结果相近,相对误差小于16%;在加速度和应力峰值方面,频域法“3σ”计算结果与时域法差距较大,若采用“4σ”或“5σ”原则,计算结果与时域法相近,相对误差小于15%;在振动疲劳方面,频域法计算寿命约为时域法的3~6倍,主要原因包括Dirlik模型和应力响应PSD谱差异,其中Dirlik模型造成的差距小于1.5倍;在计算效率方面,频域法比时域法高约134倍.试验数据表明,时域法计算精度更高,适用于结构危险位置振动疲劳的精确计算,而频域法计算效率更高,适用于结构危险位置的快速预测.     

接枝在六面体和球形表面的聚电解质刷相行为对比研究

采用分子动力学方法模拟了接枝在六面体和球形纳米粒子表面的聚电解质刷．研究了3价抗衡离子条件下，2种形状的聚电解质刷在不良溶剂中的相行为．通过对比三维相图、二维等密度图和刷高，分析讨论了2种刷的状态．结果表明，接枝表面曲率均匀与否，对其上的聚电解质刷相行为有很大影响．计算了聚电解质刷的链间关联函数，同时统计了3价抗衡离子的链内和链间关联作用，定量证明曲率不均匀会增强链间的关联效应，导致2种聚电解质刷的相行为出现差异．      

二元Lenard-Jones流体混合物的桥函数

衡量桥函数近似准确程度的重要标志是其计算出的热力学量能否较好地满足热力学自恰性,本文提出了一个新的用于研究二元Lenard—Jones流体热力学性质的桥函数,该桥函数的函数形式采用修正Verlet桥函数形式,其宗量为间接相关函数与含密度和温度及浓度的微扰势之差,在高于临界温度的区域（约化温度从1．5到5、约化密度从0．01到0．89）,对三不同的浓度（摩耳分数分别为0．125,0．5,0．875）分别用维里方程和压缩率方程计算了二元Lenard—Jones流体混合物的约化压强,计算结果表明,利用本文提出的桥函数计算得到的结果具有良好的热力学自恰性．通过引入含密度和温度及浓度的微扰势可以改善计算结果的热力学自恰性,从而提高计算其他热力学量的准确性．     

高密度氢的从头计算分子动力学模拟

运用从头计算分子动力学方法模拟研究了两种密度（rs=0.62、1．24）下的高密度氢,确定了切断能与总能量的关系,并给出了离子和电子的互作用随距离的变化关系,最后得出当rs不大于0．62时高密度氢表现为等离子体相。     

用表观黏度计算幂律流体摩阻的方法及其应用

在计算非牛顿含蜡原油管道输送的沿程摩阻时，通常采用幂律流体的摩阻计算公式．通过理论分析和算例验证表明，若紊流时雷诺数的计算采用管壁处的表观黏度，层流时雷诺数的计算采用距径向位置0．7788R处的表观黏度(R为管道半径)，则圆管中幂律流体的流动摩阻可以用牛顿流体的公式来计算．此方法得到的结果与按传统幂律流体计算方法所得结果接近．采用该方法为热油管路特性的分析提供了方便．     

微粒受介电泳效应的动力学建模和仿真

Velocity-Verlet或ODE算法分析微粒的运动特征，涉及的偏微分方程存在求解困难、运算量大和使用效率低的难点.采用COMSOL Multiphysics 5.3a有限元软件，通过AC/DC模块中的边界条件设定可快速求解Laplace方程，为介电泳力的求解提供先决条件.后期根据软件提供的粒子追踪模块，将介电泳力、斯托克斯拖曳力、排斥力和浮力内联进粒子追踪模块的应力参数表中，设定固定的时间步长和范围对介电泳芯片的粒子受力运动问题进行了仿真.结果表明，该方法可以有效模拟微粒受介电泳效应的运动行为，并且与Velocity-Verlet或ODE算法模拟结果相似，能有效降低计算程序的繁琐程度，提高动态模拟的人机可视化效果.     

一种新的自适应粒子滤波单通道盲分离算法

目前,解决成对载波多址单通道盲分离问题的主要方法之一是粒子滤波。以往的分离算法中,粒子数往往是固定的。盲分离粒子滤波算法在经过若干次迭代和重采样过后,存在一些权重数量级非常小的粒子,这些粒子不仅对后验概率密度的贡献甚微,而且会浪费大量的运算时间,导致算法效率低下。为提高效率,根据粒子滤波盲分离的特点,在参数大致收敛之后,采用一种自适应的算法降低粒子数目。此方法在保证了精度的同时,降低了计算复杂度。仿真结果表明,改进的算法相比传统粒子滤波算法复杂度降低了约1/6左右,低信噪比条件下精度比传统算法更高。     

方形通道内流体流动的耗散粒子动力学并行计算

利用耗散粒子动力学(DPD)对方形通道内流体流动进行了模拟.通道壁面由3层粒子组成.在壁面附近实施了无滑移边界条件,在流动方向实施了周期性边界条件.计算中对每一颗粒子施加重力,从而驱动整个流体流动.计算结果表明,流体充分发展的速度分布与基于N-S方程的数值模拟结果一致.并行计算结果表明,DPD很适合于并行计算.与每个节点所处理的总的粒子数目相比,只有少数粒子参与通信,因此能够获得较高的并行效率.当节点数目为18时,并行效率仍然在80%以上.     

Computation speedup in the dynamic simulation of MEMS by macromodels

A doubly clamped microbeam actuated by electrostatic force with squeezed gas film damping is a well-known and standard micro-device in microelectromechanical system (MEMS) for many researchers to demonstrate how reduced-order dynamic macromodel is an effective way to faithfully capture the device behaviors. However it still takes time to directly recompute the time-dependant nonlinear terms in macromodels which are generated by a proper orthogonal decomposition (POD) method with Galerkin procedure at every time step during the macromodel simulation. This paper proposes two methods for speeding up the computation of macromodel simulations. In the first method, the computation speedup is achieved based on the concept of precomputation upon the basis functions are available. In the second method, cubic splines approximation is used to interpolate the basis functions and their first and second derivatives, and spatial integration is performed by application of the Gaussian quadrature. Numerical results show both methods could enhance the efficiency of the macromodel simulation compared with our previous computation results     

渐开线齿轮啮合碰撞力仿真

为获得渐开线齿轮啮合传动时轮齿碰撞力的变化规律,提出基于动力学仿真的渐开线轮齿碰撞力计算方法.建立一对渐开线齿轮啮合传动的动力学模型,给出基于Hertz接触理论的齿轮啮合传动时轮齿碰撞力的计算方法.对齿轮啮合传动时的轮齿碰撞力、x 向碰撞力和y向碰撞力的变化规律及其频谱特征进行仿真研究.仿真结果表明:齿轮啮合传动时碰撞力的幅值波动显著,轮齿从啮入到啮出,碰撞力从0kN增加到最大碰撞力后又减小至0kN,具有明显的周期性;碰撞力频谱中会出现齿轮啮合频率的1倍频和2倍频;x向碰撞力和y向碰撞力幅值波动显著,具有相同的频谱特征,相位相差约90°;频谱中出现齿轮的旋转频率和啮合频率,存在明显的调制现象,其中载波为齿轮的啮合频率,调制波为齿轮的旋转频率.     

基于粒子群算法的大跨度钢结构吊点层次优化

在面对大跨度钢结构的多台起重机协同吊装时,为了解决各种变形协调方程都不明确情况下的结构吊点设计问题,利用最小应变能原理,基于改进粒子群算法对吊点进行层次优化,即对吊点数量和布局进行综合优化.通过对标准粒子群算法进行改进并结合APDL的ANSYS二次开发技术,在MATLAB环境中编制了适应大跨度钢结构多吊点层次优化的程序,有限元软件ANSYS被后台调用求解目标函数.该方法充分发挥了有限元软件数值计算准确及粒子群算法求极值的高效性和全局性的优点,与ANSYS自带的零阶方法以及遗传算法、模拟退火算法等进化算法相比表明,本优化方法取得了较好的结果,为解决大跨度结构的吊点离散变量组合优化问题提供了一种新的更有效的途径.     

基于单元分解的改进D?lite路径规划算法

障碍物分隔搜索空间会隐藏D?lite算法正确的搜索方向,增加算法的计算次数,进而影响搜索效率,针对这一问题提出一种基于单元分解的改进D?lite路径规划算法.在原有Boustrophedon单元分解法的基础上加入了新的分解规则,对环境地图进行单元分解并构建了以单元为节点的图.设计了双向图搜索算法,能够快速计算出最短路径需要依次经过哪些单元.在这些单元中设置核心网格并依照顺序构建搜索链表,引导正确的搜索方向,使规划速度提高.在仿真平台上将算法与其他路径规划算法进行对比实验,实验结果表明,算法规划出的路径长度与其他算法几乎没有差别,并且减少了计算次数、降低了规划时间,验证了算法提高路径规划效率的有效性.     

高耸结构振动控制模拟塔设计

介绍了高耸结构振动控制模拟塔的设计方案和模拟范围,利用塔的自振周期的可调性给出调节办法．确定了模拟地震波的施加办法及风荷载作用的模拟办法,阐述了对塔下基础、运动块（平台）和安全锁定系统的处理方法．     

利用动态神经网络产生混沌系统

根据逆最优控制方法，针对非线性系统，提出了利用动态神经网络产生混沌的一种新方法。令动态神经网络复制所需要的混沌系统来设计控制器。鉴于混沌反控制的本质，巧妙地引入了一个跟踪控制。这种方法不需要估计混沌吸引子的Lyapunov指数，从而大大地减少了计算量，这说明这种方法便于实际应用。以Lorenz系统为例，进行了数值仿真，结果表明所提出的控制器是有效的，性能是良好的。     

离散元法中三种球形颗粒接触发现算法的比较

离散元法的计算效率是离散元法的核心问题,而接触发现算法是影响计算效率的重要因素.以目前广为使用的球形颗粒离散元法中的三种接触发现算法为基础,分别将这三种方法并入到作者自行开发的离散元程序中,模拟五个不同颗粒数量的砂堆形成过程.模拟结果表明,边界盒法计算效率最高,相邻单元法次之,边界球法计算效率最低.