检索结果-内蒙古大学图书馆

第十一届全国软物质与生命物质物理学术会议

作者：许爱国张广财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 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计算物理重点实验室北京100088

在自然界与工程领域存在大量形式各异的复杂流体系统(常温常压下的固体材料在爆轰或强冲击下也表现出复杂的流动行为)。物理建模与算法设计是数值实验研究中缺一不可的两个环节。物理建模层面的误差是无法通过算法精度提高来弥补的。本... 详细信息

在自然界与工程领域存在大量形式各异的复杂流体系统(常温常压下的固体材料在爆轰或强冲击下也表现出复杂的流动行为)。物理建模与算法设计是数值实验研究中缺一不可的两个环节。物理建模层面的误差是无法通过算法精度提高来弥补的。本报告从物理学角度思考各种不同尺度、不同粗粒化程度物理建模之间的区别与互补。宏观流动层面的非平衡(HNE,Hydrodynamic Non-Equilibrium)通常使用对应质量守恒、动量守恒和能量守恒的流体动力学方程组(Hydrodynamic equations)来描述。流体动力学模型的物理精度在很大程度上取决于本构关系的合理程度。非线性本构关系动理学机理的理解要求研究与宏观流动关系最密切的热动非平衡(TNE,Thermodynamic Non-Equilibrium)行为。

关键词：非平衡物理建模 Navier-Stokes方程 Boltzmann方程复杂物理场分析

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从物理学视角看非平衡流动研究:基于DBM建模

从物理学视角看非平衡流动研究:基于DBM建模

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中国交叉科学学会第17届学术年会

作者：许爱国张广财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 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

本文概述我们课题组近十年来在非平衡流动物理建模与模拟方面的思考与进展。

关键词：

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复杂介质的非平衡动理学:建模、模拟与分析

复杂介质的非平衡动理学:建模、模拟与分析

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第十五届全国物理力学学术会议

作者：许爱国张广财张玉东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 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计算物理重点实验室北京100088

复杂介质形式各异，广泛存在于自然界与工业生产领域，与我们的工作、生活息息相关。大尺度缓变动力学特征均可使用连续介质模型进行较好的描述。但在如下一些情形，例如冲击波或爆轰波内部、微纳尺度流动、ICF中的惯性内爆、液滴的冲... 详细信息

复杂介质形式各异，广泛存在于自然界与工业生产领域，与我们的工作、生活息息相关。大尺度缓变动力学特征均可使用连续介质模型进行较好的描述。但在如下一些情形，例如冲击波或爆轰波内部、微纳尺度流动、ICF中的惯性内爆、液滴的冲击与破碎、燃烧过程中的相变-混合与湍流、强激光照射下的水滴蒸发、真空射流、高压喷涂等相关的一些微细观结构效应和快变动理学模式描述方面，传统连续介质建模在物理描述能力方面表现出不足。物理建模与算法设计是数值实验研究中缺一不可的两个环节。物理建模层面的误差是无法通过算法精度提高来弥补的。本报告从物理学角度思考各种不同尺度、不同粗粒化程度物理建模之间的区别与互补。介绍近年来针对非平衡复杂流动发展起来的离散Boltzmann方法及其研究进展。

关键词：非平衡流动离散玻尔兹曼动理学建模

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从物理学视角看非平衡流动研究：基于DBM建模

从物理学视角看非平衡流动研究：基于DBM建模

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数学力学物理学高新技术交叉研究进展 ——中国交叉科学学会第十七届学术年会

作者：许爱国张广财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

本文概述我们课题组近十年来在非平衡流动物理建模与模拟方面的思考与进展。

关键词：物理建模物理学 DBM 非平衡流动复杂流动

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多相复杂流动过程的DBM跨尺度建模

多相复杂流动过程的DBM跨尺度建模

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中国力学大会-2017暨庆祝中国力学学会成立60周年大会

作者：许爱国张广财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

本报告讨论多相复杂流动过程的离散Boltzmann跨尺度物理建模。(1)从数学建模角度来看,离散Boltzmann模型(Discrete Boltzmann Model,DBM)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;但从物理... 详细信息

本报告讨论多相复杂流动过程的离散Boltzmann跨尺度物理建模。(1)从数学建模角度来看,离散Boltzmann模型(Discrete Boltzmann Model,DBM)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;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它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。(2)在非平衡复杂流动过程描述方面,DBM具有跨尺度自适应性;在编程方面,DBM比连续介质建模的离散求解要方便。(3)通过DBM,可以方便地研究复杂流动过程中引起熵增的主要机制及其相对重要性。(4)DBM所提供的非平衡行为特征已经用于目标区域真实分布函数主要特征的恢复、系统内各种不同界面的物理甄别与追踪技术设计、相变动理学过程中划分"亚稳相分解"和"相畴融合增长"两个阶段的物理判据,用于区别普通流体与等离子体中的激波,协助理解流体界面不稳定性中的可压效应,等等。(5)除了更完整、更深刻地理解复杂流动过程中的非平衡行为特征,DBM所获认识可以直接推动相应物理系统宏观模型的改进。

关键词：跨尺度建模离散Boltzmann建模非平衡相变形态学分析

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一个高效的离散Boltzmann爆轰模型

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计算物理 2016年第5期33卷 505-515页

作者：张玉东许爱国张广财祝成民北京航空航天大学宇航学院北京100191 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 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

构建一个适用于爆轰过程模拟的离散Boltzmann模型.该模型由一个离散Boltzmann方程和一个唯象反应率方程构成;在物理建模上,它等效于一个传统Navier-Stokes模型外加一个关于热动非平衡行为的粗粒化模型.与传统流体模型相比,它能够提供更... 详细信息

构建一个适用于爆轰过程模拟的离散Boltzmann模型.该模型由一个离散Boltzmann方程和一个唯象反应率方程构成;在物理建模上,它等效于一个传统Navier-Stokes模型外加一个关于热动非平衡行为的粗粒化模型.与传统流体模型相比,它能够提供更多的动力学和动理学信息.该模型采用16个离散速度,相比于使用33个离散速度的模型具有更高的运算效率,模型中引入了额外自由度,通过调节额外自由度的数目,可以模拟各种不同比热比的爆轰.采用爆轰问题中的一些经典算例对所建立的模型进行数值验证.结果表明:该模型不仅对传统流体模型所能模拟的爆轰问题有效,而且能够用于一些传统流体模型不能描述的非平衡过程,有利于对爆轰问题的深入研究.

关键词：爆轰离散Boltzmann模型唯象反应率模型非平衡信息

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化学反应流的非平衡效应研究——基于离散Boltzmann方法

化学反应流的非平衡效应研究——基于离散Boltzmann方法

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中国力学大会-2017暨庆祝中国力学学会成立60周年大会

作者：张玉东许爱国张广财陈志华南京理工大学瞬态物理国家重点实验室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

伴随着化学反应的流体系统蕴含复杂的非平衡效应,其中包括动力学非平衡、热力学非平衡以及化学反应非平衡。传统的宏观流体模型,一般是基于平衡态假设(Euler方程)或仅仅考虑线性响应的非平衡效应(Navier-Stokes方程),对于更深层次的非... 详细信息

伴随着化学反应的流体系统蕴含复杂的非平衡效应,其中包括动力学非平衡、热力学非平衡以及化学反应非平衡。传统的宏观流体模型,一般是基于平衡态假设(Euler方程)或仅仅考虑线性响应的非平衡效应(Navier-Stokes方程),对于更深层次的非平衡效应的度量,目前并没有成熟有效的方法。近些年,我们课题组在有限差分格子Boltzmann方法的基础上,从物理建模角度出发,发展了离散Boltzmann方法,可以在一定程度上有效研究流体系统的非平衡效应。本文基于离散Boltzmann方法,进一步将其应用于化学反应流动过程的模拟,以爆轰系统为例,考察了三种非平衡效应的作用。从离散Boltzmann方法角度重新考察Navier-Stokes方程中粘性项和热流项的作用,发现这两项其实分别相当于一种非组织动量流(Non-Organized Momentum Fluxes,NOMF)与非组织能量流(Non-Organized Energy Fluxes,NOEF)。基于Gibbs关系,发现化学反应流动过程中的熵产生来源于非组织动量流、非组织能量流以及化学反应效应三个方面,并推导出了熵产生率与这三种效应之间的关系。结合爆轰过程的模拟,对比研究了在不同反应速率特性条件下三种效应对熵产生率的影响。

关键词：非平衡效应离散Boltzmann方法非组织动量流非组织能量流熵产生率

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相分离过程的离散Boltzmann方法研究进展

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力学与实践 2016年第4期38卷 361-374页

作者：许爱国张广财甘延标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 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 北华航天工业学院，河北廊坊 065000

概述相分离过程的离散Boltzmann方法研究进展.这部分研究内容,根据系统的成分,可分为单介质的两相分离和多介质的相分离;根据物理建模,可分为基于传统流体模型的LBM(lattice Boltzmann method)数值模拟和相分离系统的动理学建模与模拟;... 详细信息

概述相分离过程的离散Boltzmann方法研究进展.这部分研究内容,根据系统的成分,可分为单介质的两相分离和多介质的相分离;根据物理建模,可分为基于传统流体模型的LBM(lattice Boltzmann method)数值模拟和相分离系统的动理学建模与模拟;根据研究的侧重点,可分为方法(模型)研究和相分离过程研究.离散Boltzmann模拟所提供的非平衡行为特征为区分相分离的两个不同阶段提供了一个简洁、有效的物理判据,可用于不同类型界面的甄别与追踪技术设计.

关键词：相分离离散Boltzmann方法非平衡效应相畴增长

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非平衡化学反应流系统的动理学建模与模拟

非平衡化学反应流系统的动理学建模与模拟

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第九届全国流体力学学术会议

作者：许爱国张广财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北京应用物理与计算数学研究所

非平衡化学反应流广泛于自然界和工程物理等领域。因为基于Navier-Stokes的传统宏观流体建摸不足以描述系统内极其复杂的非平衡行为,而微观粒子模拟在时间和空间尺度方面往往又不能实际需求,所以包含大量微介观结构、复杂非平衡行为的... 详细信息

非平衡化学反应流广泛于自然界和工程物理等领域。因为基于Navier-Stokes的传统宏观流体建摸不足以描述系统内极其复杂的非平衡行为,而微观粒子模拟在时间和空间尺度方面往往又不能实际需求,所以包含大量微介观结构、复杂非平衡行为的化学反应流系统的物理建模、算法设计与信息提取均存在较强的挑战性!因为非平衡统计力学是联系微观运动规律和宏观运动规律的桥梁,所以在Boltzmann方程基础上经过两次重要的粗粒化物理建模得到的离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM)正在成为燃烧等非平衡、复杂化学反应流系统的一种全新的动理学描述方法、建模方法和分析方法。本报告综述我们课题组近年来在这一领域的主要进展。内容重点体现:(1)从数学建模型角度,DBM模型与传统流体模型的唯一差异就是使用离散Boltzm方程取代原来的Navier--Stokes方程;但从物理建模角度,一个DBM模型相当于一个传统流体模型外加一个关于热动非平衡效应的粗粒化模型。(2)通过DBM提供的信息,可以建立"无组织动量流"、"无组织能量流"、化学反应速率与熵增率之间的解析关系式。(3)DBM所提供的非平衡特征已经用于特征区域真是分布函数主要特征的恢复、复杂流体系统内各种界面的物理甄别与追踪、相变研究中划分"亚稳相分解"和"相畴增长"两个阶段的物理判据、Rayleigh-Taylor不稳定性研究中划分可压效应两个阶段的物理判据,等等。(4)除了可以从更基本的层面理解相应物理系统的特征、机制和规律外,这类研究结果可以为现有程序或软件中宏观模型的改进(例如修正项的构造)提供物理参考。

关键词：化学反应流动理学模型 Boltzmann方程非平衡

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Rayleigh-Taylor不稳定性的离散Boltzmann建模与模拟

Rayleigh-Taylor不稳定性的离散Boltzmann建模与模拟

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第九届全国流体力学学术会议

作者：陈锋许爱国张广财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北京应用物理与计算数学研究所

Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性是一种常见的流体力学现象,在基础研究和实际应用中都具有重要意义。在流体不稳定性系统中,复杂的受力与弛豫会导致丰富、复杂的流动与热动非平衡行为。本文采用多松弛离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann... 详细信息

Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性是一种常见的流体力学现象,在基础研究和实际应用中都具有重要意义。在流体不稳定性系统中,复杂的受力与弛豫会导致丰富、复杂的流动与热动非平衡行为。本文采用多松弛离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM)研究了二维RT不稳定性问题,同时从宏观和非平衡两个角度探究粘性、热传导和Prandtl数的影响。宏观上,粘性和热传导均在再加速阶段展现出显著的抑制作用,这种抑制作用主要通过抑制Kelvin-Helmholtz不稳定性的发展来实现。基于非平衡的角度,可以得到以下信息:(1)随着粘性或热传导的增加,不同的非平衡成分增加。粘性、热传导和物理量梯度之间存在竞争效应。(2)当RT不稳定性发展到湍流混合阶段,全局平均热动非平衡(Thermodynamic NonEquilibrium,TNE)强度和非组织能量流(Non-Organized Energy Fluxes,NOEF)强度有不同程度的衰减。(3)针对密度不均匀度和全局平均TNE强度之间,温度不均匀度和全局平均NOEF强度之间的相关度做了具体探究,数值结果表明热传导对相关度的影响更为显著。(4)非平衡特征的模拟是宏观描述的有益补充,非平衡特征和宏观特征一起为复杂流体系统研究提供新的视野。

关键词：离散Boltzmann模型/方法 Rayleigh-Taylor不稳定性非平衡

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