检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2025年第11期74卷 291-299页

作者：孙强董烨杨薇张含天宋萌萌刘朝晖王子鸣周前红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研究生院北京100088

稠密等离子体焦点(DPF)是一种脉冲强流放电装置,在粒子加速器、受控核聚变、空间推进及脉冲中子源等领域有着广泛应用.本文采用耦合外电路的双温磁流体动力学模型,研究了DPF的轴向加速和径向内爆过程,并探讨了装置参数对等离子体运动的... 详细信息

稠密等离子体焦点(DPF)是一种脉冲强流放电装置,在粒子加速器、受控核聚变、空间推进及脉冲中子源等领域有着广泛应用.本文采用耦合外电路的双温磁流体动力学模型,研究了DPF的轴向加速和径向内爆过程,并探讨了装置参数对等离子体运动的影响规律.首先,通过与实验结果的对比,验证了双温磁流体模型的准确性.然后针对DPF装置开展了物理过程及规律的理论和模拟研究.研究表明在洛伦兹力的作用下,DPF等离子体鞘沿轴向不断加速,到达内电极末端后部分等离子体沿径向向内压缩,最终在对称轴上形成高温高密等离子体.对于大型DPF装置,增加电路电压能显著提升电流水平;同时阴阳极半径之比应尽可能小,这可以在其他参数不变的情况下,有效提高DPF的峰值电流和箍缩电流.

关键词：稠密等离子体焦点磁流体模拟等离子体加速箍缩

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非平行线缆结构电磁耦合建模与准确性验证

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物理学报 2022年第18期71卷 102-109页

作者：刘强周海京董志伟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研究生院北京100088

针对实际多导体传输线结构中不同线缆导体之间处于非平行分布状态的几何特征,讨论了基于传输线模型和分布参数模型构建的线缆电磁耦合模型,通过对每个线缆网格分别进行分布参数提取和代入到传输线模型中计算,实现将线缆电磁耦合模型应... 详细信息

针对实际多导体传输线结构中不同线缆导体之间处于非平行分布状态的几何特征,讨论了基于传输线模型和分布参数模型构建的线缆电磁耦合模型,通过对每个线缆网格分别进行分布参数提取和代入到传输线模型中计算,实现将线缆电磁耦合模型应用到非平行线缆结构电磁耦合计算.以实际线缆单元结构为对象,将所提模型的计算结果分别与全波算法计算结果和实验结果对比,完成了非平行线缆电磁耦合模型的准确性验证.在完成准确性验证的基础上,对比分析了平行线缆和非平行线缆两种结构的电磁耦合响应结果,展示了线缆非平行结构特征对实际线缆电磁耦合响应的显著影响,证实了在实际线缆电磁耦合仿真中必须考虑非平行线缆结构特征的影响.

关键词：线缆束结构传输线模型分布参数矩量法

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提高多群截面蒙特卡洛计算效率的方法研究

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计算物理 2024年

作者：王旸李树北京应用物理与计算数学研究所中国工程物理研究院研究生院

确定论方法求解中子输运方程时，需要用精确的中子通量谱估算多群截面，该通量谱可通过蒙卡中子输运过程获知。已有的使用蒙卡方法计算多群截面与散射矩阵的程序MCNPNG（蒙特卡罗多群截面统计分析软件），在计算材料种类多、几何结构复... 详细信息

确定论方法求解中子输运方程时，需要用精确的中子通量谱估算多群截面，该通量谱可通过蒙卡中子输运过程获知。已有的使用蒙卡方法计算多群截面与散射矩阵的程序MCNPNG（蒙特卡罗多群截面统计分析软件），在计算材料种类多、几何结构复杂的模型时时间开销非常大，不利于工程应用。本文首先分析了其原因，并针对性地开展了优化，有效提升了计算效率；然后开展了多群截面与散射矩阵计算的并行方法研究，研制了相应的程序模块，显著降低了运行时间，且在调用数百CPU的情况下仍能保持85%以上的并行效率。最后，通过对OKTAVIAN基准题的计算分析，验证了多群截面与散射矩阵并行计算方法的正确性和高效性。

关键词：多群截面散射矩阵蒙特卡罗方法并行方法

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基于NPTS的低能光子/电子耦合输运模拟功能的开发

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计算物理 2024年

作者：穆子承张华阳衷斌傅学东北京应用物理与计算数学研究所中国工程物理研究院研究生院

本文从低能光子/电子输运理论出发，基于ENDF/B-VI.8数据库中的低能光子/电子输运相关数据，从亚壳层角度模拟了光电效应过程，并考虑了原子弛豫物理过程，同时添加了发生原子弛豫亚壳层抽样过程，进一步完善了低能光子输运蒙特卡罗模... 详细信息

本文从低能光子/电子输运理论出发，基于ENDF/B-VI.8数据库中的低能光子/电子输运相关数据，从亚壳层角度模拟了光电效应过程，并考虑了原子弛豫物理过程，同时添加了发生原子弛豫亚壳层抽样过程，进一步完善了低能光子输运蒙特卡罗模拟过程。针对低能电子采用单事件输运模拟方法，添加了激发、弹性散射、电离、轫致辐射四种相互作用过程，将NPTS程序光子/电子耦合输运模拟能量范围下限从1keV拓展至15eV以下。通过与JMCT程序进行典型模型的通量能谱和空间分布谱对比对NPTS程序进行正确性考核，基于3σ原则进行偏差检验。检验结果表明NPTS程序的计算结果与JMCT程序在不确定度范围内一致，验证了NPTS程序低能光子/电子耦合输运模拟功能的正确性。

关键词：光子/电子输运原子弛豫单事件方法蒙特卡罗模拟

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基于少数角度投影的CT图像重建精度模拟研究

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计算物理 2024年

作者：黎文浩贾清刚魏素花衷斌中国工程物理研究院研究生院北京应用物理与计算数学研究所

利用少数角度投影照相精确重建客体几何信息是医学影像、高能量密度物理实验诊断等领域的研究热点之一。照相投影角度数目较少时，客体重建精度主要受客体的复杂程度等因素影响，客体复杂程度、照相投影角度及客体重建精度之间的半定量... 详细信息

利用少数角度投影照相精确重建客体几何信息是医学影像、高能量密度物理实验诊断等领域的研究热点之一。照相投影角度数目较少时，客体重建精度主要受客体的复杂程度等因素影响，客体复杂程度、照相投影角度及客体重建精度之间的半定量关系尚不明确。本文借鉴分形维度相关理论，利用边长面积比描述几何复杂度，同时提出基于计算旋转自相似性的几何复杂度计算方法，并围绕两种复杂度定义方法展开对比研究。进一步，基于两种复杂度计算方法，对几何复杂程度、重建精度与照相投影角度数三者之间的关系展开规律性定量研究，所获得定量规律进一步预测随机几何在少数角度投影下的重建精度，给出达到一定重建精度时所需要的最少投影角度数目。

关键词：图像重建不完全投影少数角度投影图像复杂度 CT

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激光主动照明均匀性影响因素及其规律

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物理学报 2022年第15期71卷 130-136页

作者：罗文张飞舟张建柱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流体物理研究所绵阳621900 中国工程物理研究院研究生院北京100088

针对阶梯相位调制窄谱激光主动照明方法,基于物理模型及工程应用需求,对窄谱激光谱线线型、阶梯相位调制器光学镜数量、光学镜厚度梯度误差三种影响因素,进行了主动照明远场光斑均匀性数值模拟,揭示了照明远场光斑闪烁指数随影响因素的... 详细信息

针对阶梯相位调制窄谱激光主动照明方法,基于物理模型及工程应用需求,对窄谱激光谱线线型、阶梯相位调制器光学镜数量、光学镜厚度梯度误差三种影响因素,进行了主动照明远场光斑均匀性数值模拟,揭示了照明远场光斑闪烁指数随影响因素的变化规律.结果表明:激光谱线线型对照明光斑均匀性的影响很小,均匀型、高斯型、洛伦兹型激光谱线照明光斑空间闪烁指数均值分别为0.27,0.28,0.28;照明光斑闪烁指数随阶梯相位调制器光学镜数量增多而降低,且逐渐趋于平缓;光学镜厚度梯度毫米量级的误差对闪烁指数的影响很小,误差为–0.6 mm时,空间闪烁指数由0.266增大到0.271,恶化率仅为1.9%.

关键词：主动激光照明相位调制闪烁指数窄谱激光

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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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5Li系统的广义约化R矩阵理论分析

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计算物理 2025年

作者：韩旭陈振鹏叶涛范昊洋郭海瑞中国工程物理研究院研究生院清华大学物理系北京应用物理与计算数学研究所

基于广义约化R矩阵理论，使用RAC程序（R-matrix Analysis code）综合分析了5Li系统中所有可以利用的实验数据，给出了氘核入射10-3～20 MeV，质子入射10-3～38 MeV能量范围内全套评价核数据，各反应数据内部自洽。其中积分截面包括3He... 详细信息

基于广义约化R矩阵理论，使用RAC程序（R-matrix Analysis code）综合分析了5Li系统中所有可以利用的实验数据，给出了氘核入射10-3～20 MeV，质子入射10-3～38 MeV能量范围内全套评价核数据，各反应数据内部自洽。其中积分截面包括3He（d，p）4He、4He（p，d）3He；微分截面包括3He（d，p）4He、4He（p，d）3He、3He（d，d）3He、4He（p，p）4He。RAC的评价结果与实验数据和ENDF/B-VIII.1的评价数据符合良好，结合5Li系统内正逆反应的约束，提高了3He（d，p）4He反应和4He（p，d）3He反应截面评价的可靠性。对于5Li系统重点关注的3He（d，p）4He反应，ENDF/B-VIII.1的评价结果在10 MeV之后与现有实验数据符合较差，RAC给出的评价结果更符合现有的实验数据。

关键词： R矩阵理论聚变反应截面 Li系统 He(d，p) He反应 He(p，d) He反应

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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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扩散方程在任意多边形网格上的高精度GDDG格式

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计算物理 2025年

作者：郭翰林尹丽崔霞中国工程物理研究院研究生院北京应用物理与计算数学研究所计算物理全国重点实验室

本文提出了一种基于泰勒基函数的广义直接间断有限元（GDDG）方法，用于求解任意多边形网格上的扩散方程。该方法适用于包含扭曲四边形或任意多边形的复杂网格结构。数值实验表明，GDDG方法在任意多边形网格上能够有效求解扩散方程，其... 详细信息

本文提出了一种基于泰勒基函数的广义直接间断有限元（GDDG）方法，用于求解任意多边形网格上的扩散方程。该方法适用于包含扭曲四边形或任意多边形的复杂网格结构。数值实验表明，GDDG方法在任意多边形网格上能够有效求解扩散方程，其中A类算法可以达到最优（k+1）阶L2收敛和k阶H1收敛，B类算法可以达到最优H1收敛，特定参数选取下可以达到最优L2收敛。进一步结合理论分析与数值实验，提出了GDDG方法中参数最佳选取准则。随后，通过测试变扩散系数问题和各向异性扩散问题，验证了GDDG方法对一般扩散问题的适用性。

关键词：扩散方程任意多边形网格高精度格式泰勒基函数直接间断有限元方法

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