检索结果-内蒙古大学图书馆

力学学报 2023年第11期55卷 2675-2692页

作者：周蕊李理田保林北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京大学应用物理与技术研究中心北京100091

凝聚炸药爆轰驱动惰性金属材料形成的多介质流动问题广泛存在于工程应用领域,Lagrange方法由于其物质界面的高保真特性一直在相关问题的数值模拟中发挥着不可替代的作用.加密网格是提高爆轰驱动多介质问题模拟精度的常用途径之一.然而,L... 详细信息

凝聚炸药爆轰驱动惰性金属材料形成的多介质流动问题广泛存在于工程应用领域,Lagrange方法由于其物质界面的高保真特性一直在相关问题的数值模拟中发挥着不可替代的作用.加密网格是提高爆轰驱动多介质问题模拟精度的常用途径之一.然而,Lagrange框架下整体密网格计算常会遇到网格畸变、计算效率低等问题.为此,针对爆轰驱动多介质流动问题,提出了一种Lagrange框架下的非结构网格多层自适应方法,在保证所关心区域局部网格分辨率的前提下,大幅缩减了整体计算规模,提升了Lagrange计算的健壮性.设计了非结构网格多层数据结构,提出了多层网格分层存储、有效网格压至一层进行Lagrange计算的AMR策略,同时还发展了自适应接触滑移耦合算法,实现了AMR计算与多分区接触滑移计算的“紧耦合”.相比于已有工作,所提出的AMR方法既保持了非结构网格多层数据结构的灵活性优势,又避免了Lagrange框架下多层网格分别计算带来的层间耦合困难,同时因实现了与接触滑移的自适应耦合,使得它能很好地适应多分区的多介质问题.在一维、二维爆轰算例验证所提出方法正确性的前提下,开展了拐角爆轰、多层炸药隔爆和有限尺寸弯道爆轰等复杂爆轰弹塑性多介质问题的数值模拟研究.计算结果显示,采用Lagrange非结构多层AMR数值模拟方法,可以有效捕捉凝聚炸药爆轰与惰性金属材料相互作用过程中的波系结构,可节省90%以上的网格规模.该方法对复杂几何边界、复杂波系结构和多分区相互作用等问题具有良好的适应性,为后续开展凝聚炸药爆轰约束问题的机理研究奠定了坚实的基础.

关键词：炸药爆轰多介质 Lagrange方法非结构网格多层自适应

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高温超导约瑟夫森结技术及应用于液氮温区量子电压标准的可能性

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物理学报 2025年第9期74卷 35-47页

作者：陈紫雯朱珠康焱焦玉民张力丹张焱马平北京无线电计量测试研究所北京100039 北京大学应用超导研究中心北京100871 北京大学人工微结构和介观物理全国重点实验室北京100871 北京大学物理学院北京100871

本文对液氮温区约瑟夫森电压标准的物理原理、相关应用研究的发展历史、研究现状以及未来发展方向进行了综述.液氮温区工作的约瑟夫森电压标准具有移动性强、能耗小等特点,便于应用推广.本文描述了目前约瑟夫森量子电压标准的研究现状,... 详细信息

本文对液氮温区约瑟夫森电压标准的物理原理、相关应用研究的发展历史、研究现状以及未来发展方向进行了综述.液氮温区工作的约瑟夫森电压标准具有移动性强、能耗小等特点,便于应用推广.本文描述了目前约瑟夫森量子电压标准的研究现状,重点探讨了基于高温超导体发展液氮温区量子电压标准可能性,以及目前在芯片制备方面存在的各种挑战.在此基础上,介绍了超导约瑟夫森结阵列的一种新型制备技术,即聚焦氦离子辐照技术,其在高一致性约瑟夫森结阵列的制备上可能具有优势,是未来探索实现液氮温区量子电压计量标准的一种可能技术路线.

关键词：约瑟夫森效应约瑟夫森电压标准高温超导体电压精密测量

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密度泛函理论软件ABACUS进展及其与深度学习算法的融合及应用

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金属学报 2024年第10期60卷 1405-1417页

作者：陈默涵北京大学工学院应用物理与技术研究中心、高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871 北京科学智能研究院北京100080

基于量子力学基本原理的密度泛函理论(DFT)可以有效预测材料性质,如今它在物理、化学、材料、生物等领域的研究工作中已得到广泛应用。随着对材料领域的深入研究,进一步提升DFT的精度和效率已成为迫切需求,但精度和效率往往不可兼得。... 详细信息

基于量子力学基本原理的密度泛函理论(DFT)可以有效预测材料性质,如今它在物理、化学、材料、生物等领域的研究工作中已得到广泛应用。随着对材料领域的深入研究,进一步提升DFT的精度和效率已成为迫切需求,但精度和效率往往不可兼得。近年来,在AI for Science理念的引领下,基于深度学习的电子结构计算方法迅速发展,有望解决电子结构计算中精度和效率不能两全的困境。然而,只有稳定可靠的DFT软件平台才能保证深入研究和持续推动AI辅助电子结构计算方法的广泛应用,这既充满挑战又蕴含机遇。在此背景下,本文主要从物理模型、深度学习算法和软件开发3方面介绍国产开源DFT软件ABACUS(atomic-orbital based ab-initio computation at UStc,中文名原子算筹)从开发2.2版本(2022年4月发布)到发布3.7版本(2024年7月发布)期间的进展及其与深度学习算法的融合和应用。

关键词： ABACUS 密度泛函理论开源软件深度学习计算材料科学

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金属材料层裂再压实的模拟研究

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爆炸与冲击 2022年第3期42卷 10-21页

作者：刘军孙致远张凤国王裴北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京大学应用物理与技术研究中心北京100871

激波在自由面卸载后金属内部经常出现层裂现象。若金属内层裂区再次受到冲击加载,则处于拉伸稀疏状态下的金属会逐渐被再次压实为密实介质,直至层裂区消失、再压实过程完成。由于金属层裂区初始拉伸状态的复杂性及再压实后物质状态的不... 详细信息

激波在自由面卸载后金属内部经常出现层裂现象。若金属内层裂区再次受到冲击加载,则处于拉伸稀疏状态下的金属会逐渐被再次压实为密实介质,直至层裂区消失、再压实过程完成。由于金属层裂区初始拉伸状态的复杂性及再压实后物质状态的不确定性,复杂加载情况下宏观模拟该问题的可靠性验证存在困难。目前,在实验诊断难以准确给出金属层裂区进入再压实过程的初始状态及再压实状态的情况下,具有层裂区内部细节描述能力的直接数值模拟成为了验证宏观模拟可靠性的一种有效手段。首先,在直接数值模拟建模中将金属层裂区初始拉伸状态建模为仅含层裂片、仅含孔洞、同时含有孔洞与层裂片3类情况。然后,通过不同孔隙度、再压实速率、层裂片数及孔洞数下的直接数值模拟,统计得到了对应工况下金属层裂区的再压实状态。最后,在保证直接模拟与宏观模拟具有良好可比性的情况下,对层裂再压实过程进行了宏观建模及模拟分析。分析认为:在宏观网格断裂后处理算法使用全应力置零和温度不变的情况下,宏观模拟能够较好地模拟稀疏区内含层裂片情况下的金属层裂再压实过程及再压实状态;若金属层裂区内部以仅含孔洞的初始状态进入再压实过程,则无论孔洞塌缩是否形成界面喷射,宏观模拟均无法较好模拟该层裂再压实过程及再压实状态。

关键词：层裂再压实直接模拟宏观模拟界面喷射

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类铝离子钟跃迁能级的超精细结构常数和朗德g因子

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物理学报 2023年第22期72卷 127-135页

作者：王霞贾方石姚科颜君李冀光吴勇王建国北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京100088 复旦大学核物理与离子束应用教育部重点实验室上海200433 北京大学工学院应用物理与技术研究中心北京100871

本文利用多组态Dirac-Hartree-Fock方法计算了类铝等电子序列从Si^(+)到Kr^(23+)离子基组态3s^(2)3p^(2)P_(1/2,3/2)能级的超精细结构常数和朗德g因子.通过系统评估电子关联效应对Si^(+)和Co^(14+)离子中所关心原子参数的影响,尤其是与... 详细信息

本文利用多组态Dirac-Hartree-Fock方法计算了类铝等电子序列从Si^(+)到Kr^(23+)离子基组态3s^(2)3p^(2)P_(1/2,3/2)能级的超精细结构常数和朗德g因子.通过系统评估电子关联效应对Si^(+)和Co^(14+)离子中所关心原子参数的影响,尤其是与内壳层电子相关的关联效应,构建了可靠精确的计算模型,除Si^(+)离子外,超精细结构常数和g因子的计算误差分别控制在1%左右和10^(-5)的量级.此外,进一步分析了超精细结构常数中电子部分矩阵元和g因子随原子序数Z的变化规律,并拟合了这些物理量与Z的定量依赖关系,利用拟合公式可以快速计算类铝离子在14≤Z≤54区间内任意同位素的超精细结构常数和g因子.

关键词：超精细结构常数朗德g因子多组态Dirac-Hartree-Fock方法电子关联效应类铝离子

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基于密度泛函理论的KDP(100)表面吸附水分子研究

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北京大学学报（自然科学版） 2022年第5期58卷 785-794页

作者：苏鑫杨贺贤土陈军北京大学物理学院应用物理与技术研究中心北京100871 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

基于密度泛函理论中的第一性原理计算方式,开展KDP(100)面表面吸附水分子的性质研究。结合Bader电荷、电子密度、差分电子密度和电子局域函数等参数进行电子密度拓扑分析,结果显示水分子在KDP(100)表面的最佳吸附位点为氢钾桥位,吸附能... 详细信息

基于密度泛函理论中的第一性原理计算方式,开展KDP(100)面表面吸附水分子的性质研究。结合Bader电荷、电子密度、差分电子密度和电子局域函数等参数进行电子密度拓扑分析,结果显示水分子在KDP(100)表面的最佳吸附位点为氢钾桥位,吸附能为–0.809eV,表明KDP(100)表面可以自发地吸附水分子;水分子中的氧原子通过吸附,与KDP(100)表面磷酸根基团上的氢原子形成含共价效应的强氢键O—H...O,拟合键能为–18.88 kcal/mol。

关键词： KDP晶体密度泛函理论第一性原理分子动力学电子密度拓扑分析吸附

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混合流体-PIC物理建模及其在激光聚变中的应用

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计算物理 2023年第2期40卷 159-168页

作者：蔡洪波许育培姚沛霖张恩浩黄翰霄朱少平贺贤土北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京大学应用物理与技术研究中心工学院北京100871 中国工程物理研究院研究生院北京100088 清华大学工程物理系北京100084 北京大学应用物理与技术研究中心物理学院北京100871

本文探索性地建立混合流体-PIC(particle-in-cell)模拟方法,电子用无质量的流体描述,多组分离子用PIC粒子描述;流体运动通过求解电子磁流体方程组来获得,电磁场通过求解Ohm定律和Faraday定律来获得。针对激光聚变等离子体条件,利用混合... 详细信息

本文探索性地建立混合流体-PIC(particle-in-cell)模拟方法,电子用无质量的流体描述,多组分离子用PIC粒子描述;流体运动通过求解电子磁流体方程组来获得,电磁场通过求解Ohm定律和Faraday定律来获得。针对激光聚变等离子体条件,利用混合流体-PIC模拟研究高能量密度条件下冲击波结构及其特性、流体力学界面不稳定性演化的影响等问题。混合流体-PIC物理建模为研究等离子体效应对冲击波和界面不稳定性的影响提供了新的研究手段。

关键词：激光聚变混合流体-particle-in-cell物理建模冲击波流体力学界面不稳定性

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先进核能材料的辐照损伤效应

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中国科学：物理学、力学、天文学 2023年第10期53卷 113-127页

作者：高智颖肖昊王宇钢王晨旭北京大学核物理与核技术国家重点实验室应用物理与技术研究中心北京100871

反应堆中,结构材料需要经受高温、高剂量辐照等极端条件的考验,其性能表现极大程度地影响着反应堆运行的安全性与经济性.因此,为了促进先进核能系统的发展,我们急需研发具有更强性能的先进核能结构材料.近年来,两类材料(MAX相材料以及... 详细信息

反应堆中,结构材料需要经受高温、高剂量辐照等极端条件的考验,其性能表现极大程度地影响着反应堆运行的安全性与经济性.因此,为了促进先进核能系统的发展,我们急需研发具有更强性能的先进核能结构材料.近年来,两类材料(MAX相材料以及纳米晶结构钢)受到了核能材料领域的广泛关注,二者具有独特的微观结构以及宏观性能,因此也被视为核能系统中的候选结构材料.本文回顾了辐照条件下两种材料在实验和理论研究方面的最新进展,重点阐述了辐照引起的二者结构演化机理;元素种类和结构因素对MAX相抗辐照性能的影响;以及新型结构材料抗辐照损伤策略等.通过本文的系统梳理,我们将帮助读者深入得认识、理解核能结构材料的辐照效应.

关键词：纳米晶结构钢 MAX相材料辐照损伤微观结构转变

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界面不稳定性诱导的湍流混合问题的RANS统一预测新思路

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空气动力学学报 2024年第9期42卷 1-13,I0001页

作者：谢寒松肖梦娟张又升北京大学高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室应用物理与技术研究中心北京100871 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 计算物理全国重点实验室北京100088

准确预测由Rayleigh-Taylor(RT)、Richtmyer-Meshkov(RM)和Kelvin-Helmholtz(KH)等流体力学界面不稳定性诱导的湍流混合问题具有重要的科学意义和工程价值。在工程实践中,利用雷诺平均湍流模型(Reynolds-averaged Navier-Stokes,RANS)模拟上述问题是当前及可见的未来最主流的方法。RANS模型主要包括物理模型和模型系数两方面。然而,在实际工程中,存在各类复杂性问题及其相互耦合,使得采用同一套RANS模型统一预测不同混合问题变得极具挑战,而这又是RANS模型能落地工程应用的前提条件。为解决上述问题,本研究直面工程应用,基于整体论思维观提出了实现RANS渐近理想统一预测的新思路,给出了系统确定湍流混合模型系数的新方法,并将其应用至混合领域内的k-L、k-ε和BHR三类(含亚类)主流的RANS混合模型,均实现了同一套湍流混合模型对不同混合问题的统一预测,证明了所提思路和方法在混合领域的适用性和鲁棒性。本工作可为RANS湍流混合模型的工程化应用奠定基础,其核心思路也可望延拓应用至其他领域的湍流模型上。

关键词：湍流混合统一预测 RANS模型模型系数

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在质子照相中利用Abel逆变换反演等离子体自生磁场结构

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物理学报 2022年第24期71卷 312-318页

作者：邓娈杜报蔡洪波康洞国朱少平中国科学技术大学核科学技术学院合肥230026 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京100094 北京大学应用物理与技术研究中心北京100871

质子照相是观测等离子体中自生磁场的常用实验诊断技术,对质子照相实验结果的有效解读依赖于反演方法的可靠性和可用性.传统质子照相反演方法往往只能提供自生磁场的一维或二维结构.本研究发现,在对具有柱对称结构的磁场进行侧向质子照... 详细信息

质子照相是观测等离子体中自生磁场的常用实验诊断技术,对质子照相实验结果的有效解读依赖于反演方法的可靠性和可用性.传统质子照相反演方法往往只能提供自生磁场的一维或二维结构.本研究发现,在对具有柱对称结构的磁场进行侧向质子照相时,偏转速度与磁场之间满足Abel变换关系,这使得从质子照相结果中反演重建出磁场的三维结构成为可能.通过数值模拟验证了该方法的可行性,并基于该反演方法,重新分析了Li等(2016 ***.713081)有关等离子体喷流自生磁场的质子照相实验结果,给出的最大磁场强度约为传统反演结果的1.9倍.本研究有助于对激光聚变和实验室天体物理相关的自生电磁场形成及其时空演化行为的认识更加清晰.

关键词：质子照相反演磁场诊断 Abel逆变换

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