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第十届全国青年计算物理学术会议

作者：张磐李康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

水下爆炸广泛应用在工程与军事等领域,关乎到国家战略安全。水下试验方法研究面临着复杂性及安全性低等因素,目前大部分采用数值模拟方法来研究。数值模拟水下爆炸时,对于炸药爆轰过程,暂时忽略这一过程,采用瞬时爆轰模型。首先采用单... 详细信息

水下爆炸广泛应用在工程与军事等领域,关乎到国家战略安全。水下试验方法研究面临着复杂性及安全性低等因素,目前大部分采用数值模拟方法来研究。数值模拟水下爆炸时,对于炸药爆轰过程,暂时忽略这一过程,采用瞬时爆轰模型。首先采用单介质模型,基于Euler方程,采用Tait状态方程,数值模拟自由场水下爆炸,并与文献[1-4]经验公式进行对比,以验证冲击波传播规律的准确性。对于多介质的数值模拟,采用五方程模型,增加JWL状态方程和空化模型,模拟冲击波对自由水面的影响,并同样与文献[5]结果进行对比,验证程序的准确性。

关键词：水下爆炸状态方程数值模拟

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多介质问题紧致高精度算法研究

多介质问题紧致高精度算法研究

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第十九届中国空气动力学物理气体动力学学术交流会

作者：刘娜徐喜华陈艺冰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

针对高维及多物理耦合计算耗费大等困难,设计适合多介质流动模拟的模板紧致、易于并行、高阶精度、计算耗费小的谱体积方法。该方法是求解双曲型守恒率谱体积方法的直接推广,针对多介质流动物质界面捕捉的困难,利用拟守恒格式的思想避... 详细信息

针对高维及多物理耦合计算耗费大等困难,设计适合多介质流动模拟的模板紧致、易于并行、高阶精度、计算耗费小的谱体积方法。该方法是求解双曲型守恒率谱体积方法的直接推广,针对多介质流动物质界面捕捉的困难,利用拟守恒格式的思想避免物质界面处的非物理振荡。针对经典SV方法中限制器通常为2阶,高阶限制器计算工作量大等缺陷,构造了一类适用于SV方法的高效健壮WENO限制器。数值模拟结果表明,本方法具有高阶精度、高分辨率,且节约计算量,并且可以有效避免物质界面处非物理振荡。

关键词：多介质高精度紧致谱体积 WENO限制器

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高温介质辐射流体计算方法的初步研究

高温介质辐射流体计算方法的初步研究

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第十九届中国空气动力学物理气体动力学学术交流会

作者：李康骆龙山杨超刘娜田保林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

高温介质光辐射输运是惯性约束核聚变、超新星爆炸和飞行器再入的典型物理过程。在高温条件下,原子系统中的电子从一个能量状态跃迁到另一个能量状态,发射和吸收光量子,引起介质热力状态的变化,该过程与流体动力学过程耦合在一起产生更... 详细信息

高温介质光辐射输运是惯性约束核聚变、超新星爆炸和飞行器再入的典型物理过程。在高温条件下,原子系统中的电子从一个能量状态跃迁到另一个能量状态,发射和吸收光量子,引起介质热力状态的变化,该过程与流体动力学过程耦合在一起产生更为复杂的辐射流体问题。与流体的求解方法不同,光辐射呈现周向传输和能量谱分布特性,这对计算方法和计算效率提出了很高的要求。在不同的假设下,辐射输运方程可以简化为不同的模型方程,满足可计算建模的需求。本文详细介绍了基于平衡假设的辐射热传导模型的高精度隐式求解算法和辐射输运离散纵标(SN)算法,并对算法进行验证。通过算例,将本文的高精度离散方法与已有的方法进行比较,证明了离散方法的高精度特性。通过对比不同辐射输运求解方法,分析了计算方法对物理过程的影响规律,为高温介质辐射输运问题数值求解提供可靠的方法支撑。

关键词：高精度高温介质隐式格式辐射流体离散纵标

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并行代数多重网格算法:大规模计算应用现状与挑战

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数值计算与计算机应用 2019年第4期40卷 243-260页

作者：徐小文北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室中物院高性能数值模拟软件中心

代数多重网格(AMG)是求解偏微分方程离散线性代数方程组最有效的算法之一,广泛应用于科学与工程计算领域实际问题的大规模数值模拟.随着超级计算机性能不断提升,实际数值模拟的计算规模和并行规模越来越大,同时.实际问题应用特征和计算... 详细信息

代数多重网格(AMG)是求解偏微分方程离散线性代数方程组最有效的算法之一,广泛应用于科学与工程计算领域实际问题的大规模数值模拟.随着超级计算机性能不断提升,实际数值模拟的计算规模和并行规模越来越大,同时.实际问题应用特征和计算机体系结构特征越来越复杂,AMG面临并行可扩展、算法可扩展和浮点性能优化的严峻挑战.本文结合大规模计算的发展趋势,特别是面向即将到来的百亿亿次(E级)计算,分析AMG算法在这三个方面的挑战,总结研究现状与进展,展望未来研究重点.

关键词：科学与工程计算数值模拟代数多重网格(AMG) 预条件子并行算法 E级计算

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TKX-50高压下结构、力学性质及电子特性的第一性原理研究

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含能材料 2018年第1期26卷 46-52页

作者：宗和厚张伟斌李华荣张蕾中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999 应用物理与计算数学研究所高性能数值模拟软件中心北京100088

采用色散校正密度泛函(DFT-D)方法模拟了1,1'–二羟基-5,5'-联四唑二羟胺盐(T KX-50)晶体在高压下的结构、力学性质及电子特性,得到了T KX-50晶体的弹性常数、体弹模量以及高压下状态方程、能带带隙的演变。用Hirshfeld面及2D... 详细信息

采用色散校正密度泛函(DFT-D)方法模拟了1,1'–二羟基-5,5'-联四唑二羟胺盐(T KX-50)晶体在高压下的结构、力学性质及电子特性,得到了T KX-50晶体的弹性常数、体弹模量以及高压下状态方程、能带带隙的演变。用Hirshfeld面及2D指纹图分析了高压下分子间的相互作用的变化规律。模拟的结构与文献报道的实验数据一致。晶格的压缩性存在较大的各向异性,b轴最容易被压缩,三个轴向的可压缩性大小顺序为b>c>a。通过弹性常数计算获得了其常压下的硬度常数大小顺序为C_(33)(61.9 GPa)>C_(11)(58.1 GPa)>C_(22)(36.9 GPa)。T KX-50的带隙在零压下是直接带隙,在50 GPa及更高压力下为间接带隙,带隙随着压力增加而减小,预示T KX-50可能在压力下撞击感度增大。

关键词： 1,1'-二羟基-5,5'-联四唑二羟胺盐(TKX-50) 第一性原理力学性质电子特性高压色散校正密度泛函(DFT-D)方法

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非结构多面体二阶局部保界全局重映算法

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计算物理 2018年第1期35卷 22-28页

作者：徐喜华刘娜陈艺冰北京应用物理与计算数学研究所北京100088 计算物理实验室北京应用物理与计算数学研究所北京100088 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

提出一种三维非结构多面体二阶保界全局重映算法.在旧网格上选取模板利用最小二乘构造插值多项式,采用凸包算法计算多面体相交部分,最后使用局部保界修正技术修补重映后的越界量.多项数值实验表明这种格式同时具有高精度、高分辨率和高... 详细信息

提出一种三维非结构多面体二阶保界全局重映算法.在旧网格上选取模板利用最小二乘构造插值多项式,采用凸包算法计算多面体相交部分,最后使用局部保界修正技术修补重映后的越界量.多项数值实验表明这种格式同时具有高精度、高分辨率和高效率的特点.

关键词：全局重映局部保界算法多面体求交贡献网格方法

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TATB在高温下分解的动力学模拟

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高压物理学报 2018年第1期32卷 54-61页

作者：余一张蕾姜胜利陈军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

TATB作为一种知名的钝感炸药,其敏感度和反应特性一直是含能材料研究领域的热点问题。采用从头算分子动力学方法,系统模拟了TATB在不同温度、压力以及含有黏结剂情况下的分解反应过程,并逐个分析这些因素对反应机理和反应速率的影响。... 详细信息

TATB作为一种知名的钝感炸药,其敏感度和反应特性一直是含能材料研究领域的热点问题。采用从头算分子动力学方法,系统模拟了TATB在不同温度、压力以及含有黏结剂情况下的分解反应过程,并逐个分析这些因素对反应机理和反应速率的影响。结果显示:不同温度下反应机理基本保持不变,但反应速率受温度的影响较大;压力对反应前、后期有不同的影响;对于含有氟聚物黏结剂的体系,氟聚物会参与TATB的分解,并改变最终产物的组分。

关键词： TATB 热分解从头算分子动力学黏结剂

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基于热中子分析技术的铀弹头内部炸药元素分析法

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原子能科学技术 2018年第4期52卷 722-728页

作者：黄孟朱剑钰伍钧李瑞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战略研究中心北京100088 中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088

在军控核查技术领域,核弹头拆卸认证技术主要研究核弹头拆卸前后其内部特殊核材料和高爆炸药的探测及认证方法。本文提出了基于热中子分析技术的铀弹头(基于武器级铀的核弹头)内部炸药元素分析法。对炸药元素数目比的计算方法进行了深... 详细信息

在军控核查技术领域,核弹头拆卸认证技术主要研究核弹头拆卸前后其内部特殊核材料和高爆炸药的探测及认证方法。本文提出了基于热中子分析技术的铀弹头(基于武器级铀的核弹头)内部炸药元素分析法。对炸药元素数目比的计算方法进行了深入分析,在JMCT软件的基础上构建了该方法的数值模拟平台,并利用该平台对铀弹头内部炸药元素分析法的可行性和效果进行了模拟研究。结果表明,铀弹头内部炸药元素分析法对炸药元素数目比具有很高的重建精度,能用于准确判断铀弹头内部是否含有炸药。

关键词：铀弹头内部炸药热中子分析技术元素分析

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活化缓发γ剂量计算软件JMCT-PK

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核动力工程 2018年第S2期39卷 57-61页

作者：冯竟超史敦福李瑞李勋昭付元光张宝印李刚邓力四川中锐信息技术有限公司成都610094 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

基于组合几何并行支撑框架(JCOGIN),采用随机积分的方法开发了点核积分程序JMCT-PK。该程序支持计算机辅助设计(CAD)实体组合几何建模,能和蒙特卡罗中子-光子输运程序(JMCT)活化计算无缝对接,能实现从活化到缓发γ剂量的一体化计算。本... 详细信息

基于组合几何并行支撑框架(JCOGIN),采用随机积分的方法开发了点核积分程序JMCT-PK。该程序支持计算机辅助设计(CAD)实体组合几何建模,能和蒙特卡罗中子-光子输运程序(JMCT)活化计算无缝对接,能实现从活化到缓发γ剂量的一体化计算。本文主要介绍了点核积分的基本理论以及JMCT-PK的程序结构,并通过基准题对程序的正确性进行了验证,JMCT-PK计算结果与参考程序VisiPlan的计算结果基本吻合,验证了JMCT-PK程序的可靠性和正确性,以及累积因子对点核积分方法的重要性。

关键词：点核积分 JMCT-PK γ剂量屏蔽

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CL-20及其共晶炸药热力学稳定性与爆轰性能的理论研究

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含能材料 2018年第6期26卷 464-470页

作者：张蕾赵艳红姜胜利余一王星赵寒月李重阳陈军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 湘潭大学材料科学与工程学院湖南湘潭411105

基于自主研发的第一性原理软件研究了六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)炸药五种晶相、苯并三氧化呋咱(BTF)炸药晶体及CL-20/BTF共晶炸药结构的热力学稳定性、力学性能和爆轰性能。研究表明,弱氢键的静电吸引作用使CL-20/BTF共晶的分子间结... 详细信息

基于自主研发的第一性原理软件研究了六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)炸药五种晶相、苯并三氧化呋咱(BTF)炸药晶体及CL-20/BTF共晶炸药结构的热力学稳定性、力学性能和爆轰性能。研究表明,弱氢键的静电吸引作用使CL-20/BTF共晶的分子间结合能相对于无氢BTF晶体增加39%,提升了共晶结构的热力学稳定性并较大地改变了其体弹模量和声速等力学性能。CL-20/BTF共晶虽与纯BTF晶体有相近的密度,但由于共晶的氧平衡系数得到优化,因此其爆压、爆速分别相对提高约11%、5%;与β-CL-20晶体相比,共晶的密度与氧平衡均有所下降,因而其爆压、爆速分别相对下降约15%、6%。设计新型钝感共晶炸药应避免共价键强度极弱的分子和具有高密度振动谱特征峰的结构,应有效利用氢键对分子空间堆积的热力学稳定效应,同时适量控制氢元素含量以保障炸药的高能量密度。

关键词：六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20) 共晶分子相互作用宏观物性爆轰性能

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