检索结果-内蒙古大学图书馆

计算物理 2024年第1期41卷 75-86页

作者：安恒斌莫则尧北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088

为了提高Newton方法和Picard方法求解辐射扩散方程组的健壮性和收敛速度,介绍应用这两类方法求解辐射扩散方程组的几方面工作,包括迭代初值的选取、迭代过程物理约束的处理、Picard迭代过程与Anderson加速的结合以及针对Anderson加速方... 详细信息

为了提高Newton方法和Picard方法求解辐射扩散方程组的健壮性和收敛速度,介绍应用这两类方法求解辐射扩散方程组的几方面工作,包括迭代初值的选取、迭代过程物理约束的处理、Picard迭代过程与Anderson加速的结合以及针对Anderson加速方法的改进等。通过应用相关的处理和改进策略,两类方法可有效应用于非线性辐射扩散方程的求解。

关键词：辐射扩散非线性迭代 Newton迭代 Picard迭代 Anderson加速

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近水面空中爆炸冲击波的载荷特性

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爆炸与冲击 2025年

作者：黄超徐维铮曾繁张磐黄宇刘娜中物院高性能数值模拟软件中心北京应用物理与计算数学研究所中国工程物理研究院流体物理研究所

靠近水面的空中爆炸是舰船的重要威胁之一。为了研究水面传播冲击波的载荷特性，采用TNT/RDX（40/60）炸药开展了触水、近水和空中3种典型比高条件下的爆炸实验，测量得到了冲击波超压和爆炸的高速摄影图像。采用数值模拟方法进一步研... 详细信息

靠近水面的空中爆炸是舰船的重要威胁之一。为了研究水面传播冲击波的载荷特性，采用TNT/RDX（40/60）炸药开展了触水、近水和空中3种典型比高条件下的爆炸实验，测量得到了冲击波超压和爆炸的高速摄影图像。采用数值模拟方法进一步研究了爆炸现象和水面冲击波的载荷规律。结果表明：触水、近水和空中爆炸现象存在显著差异。触水爆炸时爆轰产物直接驱动水面形成半球形空腔，水坑边缘的水被挤压向上飞溅形成空心水柱；近水爆炸时爆轰产物对水面的碰撞作用相对较弱，水面上的冲击波主要以马赫波沿着水面向外传播；空中爆炸时冲击波在水面存在明显的规则和非规则反射区；在同等当量条件下，触水爆炸时的水面冲击波超压较近水爆炸的低，但水中冲击波压力更高，因此水面不能再看成刚性平面。通过数据拟合得到了触水和典型近水爆炸条件下，水面上水平距离0.5～4.0 m/kg1/3范围内的冲击波超压和正压持续时间计算公式，可为冲击波载荷计算和分析提供参考。

关键词：空中爆炸近水面触水水中爆炸冲击波实验数值模拟

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应用特征驱动的并行数值代数解法器JPSOL

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计算物理 2024年第1期41卷 110-121页

作者：胡少亮徐小文安恒斌徐然范荣红中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

介绍JPSOL(J Parallel Solver Library for Numerical Algebra Problems)的软件架构、矩阵向量数据结构、三类算法库(线性、非线性和特征值)及领域专用解法器,然后通过基本迭代法的测试结果说明其高可扩展并行性,最后通过几类典型实际应... 详细信息

介绍JPSOL(J Parallel Solver Library for Numerical Algebra Problems)的软件架构、矩阵向量数据结构、三类算法库(线性、非线性和特征值)及领域专用解法器,然后通过基本迭代法的测试结果说明其高可扩展并行性,最后通过几类典型实际应用,展示应用效果和健壮性。

关键词：数值模拟并行计算解法器 Krylov子空间方法预条件算法

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MiniBranRAP:极小化分支判断数的AMG粗网格矩阵计算并行算法

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计算机工程与科学 2024年第7期46卷 1158-1166页

作者：杜皓毛润彰邓蕴桐黄思路徐小文中国工程物理研究院研究生院北京100094 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

代数多重网格(AMG)是科学工程计算与工业仿真领域求解大规模稀疏线性代数方程组最常用的算法之一。在启动(Setup)阶段的每个网格层,AMG需要基于限制算子R、当前细网格层矩阵A和插值算子P的稀疏矩阵乘积来计算粗网格矩阵A c=RAP,该过程是... 详细信息

代数多重网格(AMG)是科学工程计算与工业仿真领域求解大规模稀疏线性代数方程组最常用的算法之一。在启动(Setup)阶段的每个网格层,AMG需要基于限制算子R、当前细网格层矩阵A和插值算子P的稀疏矩阵乘积来计算粗网格矩阵A c=RAP,该过程是AMG并行性能的主要瓶颈。首先发现了主流AMG解法器中RAP并行算法由于分支判断的平方复杂度导致的性能瓶颈,并结合稀疏矩阵CSR的行主序特点,提出了具有线性复杂度分支判断数的RAP并行算法MiniBranRAP。该算法集成到JXPAMG解法器中,并通过实际应用算例验证了算法的有效性。测试结果表明,对于6个来自实际应用的典型算例,相对于Hypre最新版本的BoomerAMG解法器,基于MiniBranRAP的JXPAMG解法器在28个进程上将Setup阶段的计算效率平均加速3.3倍、最高加速9.3倍。

关键词：代数多重网格(AMG) 粗网格矩阵计算分支判断 Hypre JXPAMG

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典型笼状含能材料晶体早期冲击反应的从头算分子动力学模拟

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含能材料 2023年第3期31卷 286-294页

作者：宋清官张蕾莫则尧中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

笼状骨架赋予含能分子额外的应变能和结构稳定性,有望优化含能材料高能量密度和低感度之间的问题。但笼状含能晶体在冲击波刺激下的化学反应机理尚不清晰,亟需从笼状骨架调控、单分子分解、晶体集体响应3个层次开展系统研究。为此,研究... 详细信息

笼状骨架赋予含能分子额外的应变能和结构稳定性,有望优化含能材料高能量密度和低感度之间的问题。但笼状含能晶体在冲击波刺激下的化学反应机理尚不清晰,亟需从笼状骨架调控、单分子分解、晶体集体响应3个层次开展系统研究。为此,研究以具有平面分子结构的三氨基三硝基苯(TATB)作为参考体系,对比了具有笼状结构的八硝基立方烷(ONC)、六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)和4,10-二硝基-2,6,8,12-四氧杂-4,10-二氮杂四环十二烷(TEX)体系,开展了ONC、CL-20、TEX晶体结构在8~11 km∙s^(-1)冲击波作用下的演化并进行了从头算分子动力学模拟。模拟结果表明,含能晶体的冲击感度排序为ONC>CL-20>TEX>TATB,通过与冲击波/撞击感度的文献试验数据对比进行了验证。反应机理表明:(i)异伍兹烷骨架中的富电子氧/氮促进了离域效应,适中的空间自由度赋予其弹性变形能力,加强了笼状骨架的结构稳定性,延缓了冲击反应进程;(ii)基于异伍兹烷的笼状分子分解时,硝基的脱落先于笼状分子的坍塌发生,游离的硝基与其他中间产物的排斥作用阻碍了分子间的团聚,进一步延缓了反应进程;(iii)分子间氢键在冲击压缩时发生高塑性变形,将冲击波能量转化为分子间排斥势而储能,从而提升材料吸收冲击波能量的阈值,延迟反应发生时间,降低冲击感度。研究提出,电子离域效应增强,空间自由度适中的异构笼状骨架及丰富的分子间氢键均有望降低冲击波感度,为新型高能钝感含能材料的设计提供理论参考。

关键词：笼状含能材料从头算分子动力学冲击波感度早期反应机理

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SEMD:一种面向实际数值模拟软件的跨平台自动性能优化编程工具

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计算物理 2024年第1期41卷 52-63页

作者：张鹏张爱清莫则尧王景焘中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院四川绵阳621900

针对手工软件性能优化缺乏可复用性和可移植性的问题,设计实现一种面向实际数值模拟软件的跨平台自动性能优化编程工具SEMD(Single element-based computing multiple data)。SEMD采用数值模拟领域基于网格的高层语义对数值计算循环进... 详细信息

针对手工软件性能优化缺乏可复用性和可移植性的问题,设计实现一种面向实际数值模拟软件的跨平台自动性能优化编程工具SEMD(Single element-based computing multiple data)。SEMD采用数值模拟领域基于网格的高层语义对数值计算循环进行抽象,完全屏蔽底层硬件特征和性能优化实现,使得基于其编写的数值计算子程序能够自动实现跨平台性能可移植。典型算例测试结果显示:在X86、ARM、GPU三种不同架构的处理器上,SEMD的整体性能优化效果超过国际上的同类产品。此外,SEMD在结构、流体、电磁等领域实际数值模拟软件的研制中也得到了初步应用,支撑4款软件热点数值计算子程序平均性能提升164%.

关键词：跨平台自动性能优化性能可移植数值计算循环编程接口

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辐射扩散方程基于虚拟元方法的一个保正守恒格式

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工程数学学报 2023年第3期40卷 439-455页

作者：盛美花杨堤高志明中国工程物理研究院研究生院北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

作为近年来广受关注的一种数值方法,虚拟元方法具有很多优势。但在求解实际问题导出的一些辐射扩散方程时,该方法可能无法保证数值解的非负性及一般多边形网格上的局部守恒性。针对辐射扩散方程,利用非线性两点流逼近方法作为后处理措施... 详细信息

作为近年来广受关注的一种数值方法,虚拟元方法具有很多优势。但在求解实际问题导出的一些辐射扩散方程时,该方法可能无法保证数值解的非负性及一般多边形网格上的局部守恒性。针对辐射扩散方程,利用非线性两点流逼近方法作为后处理措施,提出了一种基于虚拟元方法的保正守恒格式。该格式通过最低阶虚拟元方法得到数值解的单元顶点值,再利用非线性两点流逼近方法得到数值解的非负单元中心值,同时使格式满足局部守恒性。任意多边形网格上的数值结果表明,该格式具有保正性和解的近似二阶收敛速度,对于处理含强间断或非线性扩散系数的辐射扩散问题均有较强的适应性。

关键词：辐射扩散方程虚拟元方法保正性局部守恒性非线性两点流逼近

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基于神光100kJ装置的五倍频汤姆孙散射评估

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光学学报 2022年第11期42卷 181-191页

作者：赵航李志超李欣刘耀远龚韬郭亮李三伟蒋小华李琦潘凯强陈朝鑫杨冬丁永坤王峰中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

基于神光100 kJ装置的实验条件,对深紫外五倍频汤姆孙散射诊断应用的可行性与适用性进行了评估,并与目前广泛应用的四倍频汤姆孙散射进行了对比,为面向惯性约束聚变等离子体高精度诊断的技术路线选择提供了参考。从探针束信号、驱动束... 详细信息

基于神光100 kJ装置的实验条件,对深紫外五倍频汤姆孙散射诊断应用的可行性与适用性进行了评估,并与目前广泛应用的四倍频汤姆孙散射进行了对比,为面向惯性约束聚变等离子体高精度诊断的技术路线选择提供了参考。从探针束信号、驱动束本底和轫致辐射本底等方面进行评估,针对汤姆孙散射离子谱和电子谱测量波段分别开展讨论。结果表明:对于离子谱,采用五倍频探针束可以显著提升信背比;对于电子谱红峰,无论采用五倍频探针束还是四倍频探针束均受到驱动束强本底的干扰;对于电子谱蓝峰,采用五倍频探针束可以避开驱动束本底,但轫致辐射本底会显著增强。综合来看,五倍频汤姆孙散射对低原子序数等离子体的测量具有显著的优势,对高原子序数等离子体的测量优势并不明显。

关键词：真空紫外汤姆孙散射五倍频惯性约束聚变等离子体

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蒙特卡罗临界计算粒子并行动态负载均衡调权算法研究

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原子能科学技术 2022年第2期56卷 316-325页

作者：付元光刘鹏李瑞王鑫邓力中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

本文针对蒙特卡罗临界计算,提出了一种具有动态负载平衡能力的粒子权重调节算法。该算法在每次源迭代初始,将模拟粒子总权重均分到每个进程上,在保证每个进程本地权重恒定的前提下,分别调节不同进程的粒子出生权重,实现了源迭代过程中... 详细信息

本文针对蒙特卡罗临界计算,提出了一种具有动态负载平衡能力的粒子权重调节算法。该算法在每次源迭代初始,将模拟粒子总权重均分到每个进程上,在保证每个进程本地权重恒定的前提下,分别调节不同进程的粒子出生权重,实现了源迭代过程中进程间计算的动态负载平衡。与Master-Slave、Nearest Neighbor等算法进行比对,发现此算法加速效果更好。将此算法集成到JMCT程序中,通过BEAVRS基准题测试了并行效率,相对于128进程,4800进程弱可扩和强可扩展并行效率分别可达92.54%和81.47%。

关键词：蒙特卡罗临界计算粒子并行负载均衡

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飞秒光场中锂原子三重电离的光电子关联动量与能量谱研究(特邀)

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光子学报 2022年第8期51卷 329-336页

作者：刘士炜叶地发刘杰北京计算科学研究中心北京100193 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 中国工程物理研究院研究生院北京100193

理论研究了飞秒光场中锂原子的三重电离问题。改进经典轨道蒙特卡罗方法获得了锂原子基态的稳定构型并数值计算了激光强度范围为10^(13)W/cm^(2)至1017W/cm^(2)锂的电离率。分析电离后Li^(3+)的动量谱,揭示了包括非序列三重电离与序列... 详细信息

理论研究了飞秒光场中锂原子的三重电离问题。改进经典轨道蒙特卡罗方法获得了锂原子基态的稳定构型并数值计算了激光强度范围为10^(13)W/cm^(2)至1017W/cm^(2)锂的电离率。分析电离后Li^(3+)的动量谱,揭示了包括非序列三重电离与序列三重电离的电离机制。根据Dalitz图中绘制的电子能量分布的关联谱,发现在非序列三重电离过程中存在明确的(e,3e)电子关联效应,即率先电离的电子与母离子发生再散射,使得内壳层的两个电子同时电离。此外,模拟表明即使在强度高达10^(17)W/cm^(2)的序列三重电离区域也存在电子再散射过程。

关键词：强场激光物理超快过程碱金属原子多重电离电子关联

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