检索结果-内蒙古大学图书馆

空气动力学学报 2021年第3期39卷 138-169,I0003页

作者：许爱国陈杰宋家辉陈大伟陈志华北京应用物理与计算数学研究所北京100088 北京大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 南京理工大学瞬态物理国家重点实验室南京210094 北京理工大学宇航学院北京100081

针对多相复杂流体系统模拟研究,简要介绍从格子气模型到离散玻尔兹曼方法的发展历程。从统计物理学基本原理出发,通过粗粒化建模思路,给出玻尔兹曼方程;分析Chapman-Enskog多尺度展开方法所蕴含的测量逐步细化的物理图像,给出离散玻尔... 详细信息

针对多相复杂流体系统模拟研究,简要介绍从格子气模型到离散玻尔兹曼方法的发展历程。从统计物理学基本原理出发,通过粗粒化建模思路,给出玻尔兹曼方程;分析Chapman-Enskog多尺度展开方法所蕴含的测量逐步细化的物理图像,给出离散玻尔兹曼建模的基本原则和主要步骤。简要介绍离散玻尔兹曼在相分离、燃烧、流体不稳定性等系统中的应用。对于多相复杂流体系统的动理学建模,技术关键是分子间作用力和化学反应贡献的引入。不同颜色的示踪粒子的引入,使得在单流体理论框架下即可实现混合过程中物质粒子来源的确定;示踪粒子在其速度相空间的分布所形成的结构蕴含丰富的流场信息,为复杂流场研究张开一个全新的视角。在多介质情形,离散玻尔兹曼建模与动理学宏观建模的对应关系是一对多。随着系统非平衡程度加深,相对于动理学宏观建模与模拟思路,离散玻尔兹曼建模与模拟的复杂度上升速度较慢。作为系统行为粗粒化描述的一种物理模型构建方法,离散玻尔兹曼根据研究需求,选取一个视角,研究系统的一组动理学性质,因而要求描述这组性质的动理学矩在模型简化过程中保值;是动理学直接建模方法的一种,为连续介质建模失效或物理功能不足、而分子动力学方法因适用尺度受限而无能为力的介尺度情形提供了一条方便、有效的研究途径。

关键词：多相流复杂物理场统计物理粗粒化建模玻尔兹曼方程非平衡动理学建模 Chapman-Enskog多尺度分析

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基于相空间的复杂物理场建模与分析方法

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计算物理 2021年第6期38卷 631-660页

作者：许爱国宋家辉陈锋谢侃应阳君北京应用物理与计算数学研究所北京100088 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 北京大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871 北京理工大学宇航学院北京100081 山东交通学院航空学院山东济南250357

评述两个基于相空间的建模与分析方法及其应用。第一个是基于闵可夫斯基泛函的形态分析方法,第二个是基于离散玻尔兹曼方程的建模与分析方法。两者均是统计物理学相空间描述方法的进一步发展:以相对独立的行为特征量为基,构建相空间,使... 详细信息

评述两个基于相空间的建模与分析方法及其应用。第一个是基于闵可夫斯基泛函的形态分析方法,第二个是基于离散玻尔兹曼方程的建模与分析方法。两者均是统计物理学相空间描述方法的进一步发展:以相对独立的行为特征量为基,构建相空间,使用该相空间和其子空间来描述系统的行为特征;该相空间中的一个点对应系统的一组行为特征;两点间的距离d可用来描述两组行为特征的差异,其倒数可用来描述两组行为特征的相似度(S=1/d);一段时间内两点间距离的平均值d可用来描述两个动理学过程的差异,其倒数可用来描述这两个动理学过程的相似度(S_(p)=1/d)。从历史角度,基于闵可夫斯基泛函的形态相空间分析方法在先,接受其启发是离散玻尔兹曼方法朝着相空间描述方法发展过程中的关键环节。形态分析方法独立于数据来源,因而离散玻尔兹曼模拟得到的结果,除了可以使用其自带的分析功能之外,还可进一步使用形态分析方法获得另一个层面或视角的认识。在复杂介质动理学研究中,这两个方法从不同的视角,使得许多以前无法提取的信息得以分层次、定量化研究。

关键词：离散玻尔兹曼方法形态分析方法复杂物理场统计物理相空间

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不稳定流体系统内的物质混合与非平衡行为研究

不稳定流体系统内的物质混合与非平衡行为研究

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中国力学大会-2021+1

作者：陈锋许爱国山东交通学院航空学院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大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室

亮点针对宏观连续模型物理功能不足、而分子动力学方法因适用尺度受限而无能为力的介尺度两难情形,从统计物理学基本原理出发,构建离散玻尔兹曼模型(Discrete Boltzmann Modeling/Method,DBM),结合形态学分析及DBM自带的相空间分析方法... 详细信息

亮点针对宏观连续模型物理功能不足、而分子动力学方法因适用尺度受限而无能为力的介尺度两难情形,从统计物理学基本原理出发,构建离散玻尔兹曼模型(Discrete Boltzmann Modeling/Method,DBM),结合形态学分析及DBM自带的相空间分析方法,获得了一系列新的认识,如:RTI演化中各种非平衡强度同宏观量不均匀度之间的关联性;RMI和RTI共存系统中两者间的竞争与协调机制;RTI和KHI共存系统中非平衡量作为演化阶段过渡的物理判据。

关键词： DBM 建模与模拟不均匀度热力学非平衡相空间流体不稳定性特征量动理学宏观量复杂流动 Taylor 物理判据形态学分析物质混合流体系统

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等离子体Richtmyer-Meshkov不稳定性系统的DBM建模与非平衡特性研究

等离子体Richtmyer-Meshkov不稳定性系统的DBM建模与非平衡特性研...

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第十二届全国流体力学学术会议

作者：宋家辉许爱国苗龙陈锋北京理工大学宇航学院航空宇航推进理论与工程系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理工大学爆炸科学技术国家重点实验室北京大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室山东交通学院航空学院

流体不稳定性现象广泛存在于武器物理、航空航天和惯性约束聚变领域,对不稳定性现象机理的研究和认知是实现工程有效利用的重要前提。在惯性约束聚变中,高能量激光作用于靶丸烧蚀层表面会形成高温高压等离子体冲击材料层界面形成Richtmy... 详细信息

流体不稳定性现象广泛存在于武器物理、航空航天和惯性约束聚变领域,对不稳定性现象机理的研究和认知是实现工程有效利用的重要前提。在惯性约束聚变中,高能量激光作用于靶丸烧蚀层表面会形成高温高压等离子体冲击材料层界面形成Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性现象。已有研究表明,外加水平和切向磁场均会对等离子体RM不稳定性的发展起到抑制作用,然而当前研究所采用的大多为基于连续性介质假设的宏观磁流体模型,并且忽略了等离子体中粒子间碰撞引起的动理学耗散效应。本文构建了一种单流体磁流体离散玻尔兹曼模型,研究了外加水平磁场作用下RM不稳定性发展过程中的流动非平衡(Hydrodynamic non-equilibrium)及热动非平衡(Thermodynamicnon-equilibrium)效应。结果表明,无组织动量流在激波附近较强,而在流场其余位置较弱;无组织能量流在扰动界面附近较强,而在流场其余位置较弱。对于激波冲击重/轻界面引起扰动反转的情形,磁场效应表现出阶段性:在界面反转前,通过降低界面反转速度一定程度上增强了非平衡强度;而在界面反转再加速阶段,通过大幅降低界面增长速度显著降低了非平衡强度。对于激波冲击轻/重界面不反转情形,磁场通过抑制界面扰动发展降低了非平衡强度。通过追踪全局平均热力学非平衡强度,可以判断抑制RM界面发展的临界磁场强度。

关键词： Richtmyer-Meshkov不稳定性离散玻尔兹曼方法非平衡效应水平磁场

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非平衡放热流体的离散玻耳兹曼方法研究

非平衡放热流体的离散玻耳兹曼方法研究

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中国核学会2019年学术年会

作者：林传栋许爱国马宇中山大学中法核工程与技术学院北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室

放热流体广泛存在于自然界和工程应用之中,尤其是在核能工程中,是一种非常重要的常见物理现象。放热流体系统大都涉及从微观尺度的分子碰撞到宏观流动尺度的大窝结构,并且包含复杂的流动力学和热力学非平衡行为,这往往使得传统模拟方法... 详细信息

放热流体广泛存在于自然界和工程应用之中,尤其是在核能工程中,是一种非常重要的常见物理现象。放热流体系统大都涉及从微观尺度的分子碰撞到宏观流动尺度的大窝结构,并且包含复杂的流动力学和热力学非平衡行为,这往往使得传统模拟方法的适用性面临挑战。传统宏观方法对非平衡效应显著的区域经常存在物理描述能力不足的问题,而微观粒子方法往往由于计算资源的限制难于模拟足够时空尺度的系统。本文构建并使用的离散玻耳兹曼方法(DBM)主要就是针对这一中间尺度(非平衡程度、连续程度)的流体行为。DBM自然继承了玻耳兹曼方程描述和测量非平衡物理系统的部分功能,不仅能够在连续性极限条件下得到与宏观控制方程一致的结果,还能够有效延伸至传统宏观控制方程失效时的更强非平衡区域。同时,该方法具有演化方程形式简单、易于编程处理、稳定性好、适用于并行化处理等优势特点。DBM在非平衡放热流体的应用研究,将有助于从微介观尺度深入理解非平衡物理系统的本质机制和特征规律,并且能够为传统计算方法的改进提供可靠的数值参考和理论支撑。

关键词：放热流体爆轰非平衡效应离散玻耳兹曼方法介观模拟

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复杂流动过程的DBM建模与模拟研究进展

复杂流动过程的DBM建模与模拟研究进展

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中国核学会2019年学术年会

作者：许爱国张玉东甘延标陈锋林传栋赖惠林北京应用物理与计算数学研究所北京大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北华航天工业学院山东交通学院航空学院中山大学中法核工程与技术学院福建师范大学数学与信息学院福建省分析数学及应用重点实验室

本文基于离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM),简要概述近年来复杂流动过程的跨尺度物理建模与模拟的基本思路与研究进展。从数学建模角度来看,DBM模型与传统流体模型的典型差异就是使用离散Boltzmann方程取代原来的Navie... 详细信息

本文基于离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM),简要概述近年来复杂流动过程的跨尺度物理建模与模拟的基本思路与研究进展。从数学建模角度来看,DBM模型与传统流体模型的典型差异就是使用离散Boltzmann方程取代原来的Navier-Stokes(NS)方程组;但从物理建模角度来看,这一取代是有"增益"的:一个DBM模型相当于一个连续流体模型外加一个其他相关非平衡效应的粗粒化模型;该连续流体模型可以是,也可以超越NS。DBM在物理描述能力方面超越基于连续介质建模的NS方程组,在适用的时空尺度方面超越微观分子动力学方法。

关键词：离散Botlzmann方法 Navier-Stokes模型跨尺度建模非平衡行为

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一个三维多松弛时间全速域格子Boltzmann模型

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计算物理 2018年第4期35卷 379-387页

作者：陈锋许爱国张广财焦培刚山东交通学院济南250357 北京应用物理与计算数学研究所计算物理国家重点实验室北京100088 北京大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871

构建一个既适用于低速不可压流体又适用于高速可压缩流体的三维自由参数多松弛时间格子Boltzmann模型.模型中,根据SO（3）群的不可约表述基函数构造转化矩阵,根据恢复可压Navier-Stokes方程的需要选取非守恒矩平衡值.通过von Neumann稳... 详细信息

构建一个既适用于低速不可压流体又适用于高速可压缩流体的三维自由参数多松弛时间格子Boltzmann模型.模型中,根据SO（3）群的不可约表述基函数构造转化矩阵,根据恢复可压Navier-Stokes方程的需要选取非守恒矩平衡值.通过von Neumann稳定性分析模型参数对数值稳定性的影响,并给出建议选择范围.模型经过基准问题的验证,模拟结果与解析解及其它数值结果符合较好.

关键词：格子Boltzmann 可压缩流体多松弛时间

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离散玻尔兹曼方法模拟流体吸放热现象

离散玻尔兹曼方法模拟流体吸放热现象

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中国力学大会（CCTAM 2019）

作者：林传栋许爱国中山大学中法核工程与技术学院清华大学燃烧能源中心北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室

流体吸放热现象广泛存在于自然界和各类工程应用之中。在热流演化过程中,流场和吸热(放热)过程相互耦合,表现出复杂的流体动力学和热力学非平衡效应,并且往往涉及从分子碰撞到大窝结构的多尺度演化过程。其中的小尺度、快模式、非平衡... 详细信息

流体吸放热现象广泛存在于自然界和各类工程应用之中。在热流演化过程中,流场和吸热(放热)过程相互耦合,表现出复杂的流体动力学和热力学非平衡效应,并且往往涉及从分子碰撞到大窝结构的多尺度演化过程。其中的小尺度、快模式、非平衡等复杂行为往往对传统连续、平衡或近平衡模型的物理合理性提出挑战。本文介绍的离散玻尔兹曼方法(DBM),除了将适用范围拓宽到Navier-Stokes不再有效的更深程度非平衡区域,还可提供与我们关注的宏观流动关系最密切的部分热力学非平衡信息与效应。同时,该方法具有演化方程形式简单统一,在模拟中方便实现不同非平衡程度建模之间的切换。DBM在流体吸放热方面的应用研究,为此类复杂物理问题的深入理解提供了全新的分析视角和研究手段。

关键词：吸热流体放热流体离散玻尔兹曼方法多尺度非平衡

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非平衡放热流体的离散玻耳兹曼方法研究

非平衡放热流体的离散玻耳兹曼方法研究

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中国核学会2019年学术年会

作者：林传栋许爱国马宇中山大学中法核工程与技术学院广东珠海519082 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088 北京大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871

放热流体广泛存在于自然界和工程应用之中，尤其是在核能工程中，是一种非常重要的常见物理现象.放热流体系统大都涉及从微观尺度的分子碰撞到宏观流动尺度的大窝结构，并且包含复杂的流动力学和热力学非平衡行为，这往往使得传统模拟... 详细信息

放热流体广泛存在于自然界和工程应用之中，尤其是在核能工程中，是一种非常重要的常见物理现象.放热流体系统大都涉及从微观尺度的分子碰撞到宏观流动尺度的大窝结构，并且包含复杂的流动力学和热力学非平衡行为，这往往使得传统模拟方法的适用性面临挑战.传统宏观方法对非平衡效应显著的区域经常存在物理描述能力不足的问题，而微观粒子方法往往由于计算资源的限制难于模拟足够时空尺度的系统.本文构建并使用的离散玻耳兹曼方法(DBM)主要就是针对这一中间尺度(非平衡程度、连续程度)的流体行为.DBM自然继承了玻耳兹曼方程描述和测量非平衡物理系统的部分功能，不仅能够在连续性极限条件下得到与宏观控制方程一致的结果，还能够有效延伸至传统宏观控制方程失效时的更强非平衡区域.同时，该方法具有演化方程形式简单、易于编程处理、稳定性好、适用于并行化处理等优势特点.DBM在非平衡放热流体的应用研究，将有助于从微介观尺度深入理解非平衡物理系统的本质机制和特征规律，并且能够为传统计算方法的改进提供可靠的数值参考和理论支撑.

关键词：放热流体爆轰非平衡效应离散玻耳兹曼方法介观模拟

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复杂流动过程的DBM建模与模拟研究进展

复杂流动过程的DBM建模与模拟研究进展

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中国核学会2019年学术年会

作者：许爱国张玉东甘延标陈锋林传栋赖惠林北京应用物理与计算数学研究所北京100088 北京大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 北华航天工业学院河北廊坊065000 山东交通学院航空学院山东济南250357 中山大学中法核工程与技术学院广东珠海519082 福建师范大学数学与信息学院福建省分析数学及应用重点实验室福建福州350117

本文基于离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM),简要概述近年来复杂流动过程的跨尺度物理建模与模拟的基本思路与研究进展.从数学建模角度来看,DBM模型与传统流体模型的典型差异就是使用离散Boltzmann方程取代原来的Navier... 详细信息

本文基于离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM),简要概述近年来复杂流动过程的跨尺度物理建模与模拟的基本思路与研究进展.从数学建模角度来看,DBM模型与传统流体模型的典型差异就是使用离散Boltzmann方程取代原来的Navier-Stokes(NS)方程组;但从物理建模角度来看,这一取代是有"增益"的：一个DBM模型相当于一个连续流体模型外加一个其他相关非平衡效应的粗粒化模型;该连续流体模型可以是,也可以超越***在物理描述能力方面超越基于连续介质建模的NS方程组,在适用的时空尺度方面超越微观分子动力学方法.

关键词：离散Botlzmann方法 Navier-Stokes模型跨尺度建模非平衡行为

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