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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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弹塑性流体快速Rieman解

弹塑性流体快速Rieman解

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第十届全国流体力学学术会议

作者：程军波刘利北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京应用物理与计算数学研究所

本文针对一维和二维带von Mises's屈服条件的弹塑性流体,设计了一维和二维快速Rieman解法器,并用于高阶中心型拉格朗日格式。与采用迭代的稀疏波近似Rieman解相比,新的Rieman解法器节省了一半以上的计算时间。从一维和二维的计算结... 详细信息

本文针对一维和二维带von Mises's屈服条件的弹塑性流体,设计了一维和二维快速Rieman解法器,并用于高阶中心型拉格朗日格式。与采用迭代的稀疏波近似Rieman解相比,新的Rieman解法器节省了一半以上的计算时间。从一维和二维的计算结果来看,新的Rieman解法器很好地捕捉到了弹性激波、塑性激波、弹性稀疏波和塑性稀疏波。

关键词：弹塑性流体中心型拉格朗日格式 Riemann解快速

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多介质流体力学计算的谱体积方法

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爆炸与冲击 2017年第1期37卷 114-119页

作者：刘娜陈艺冰北京应用物理与计算数学研究所北京100088 中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

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。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：流体力学谱体积方法高精度刚性气体多介质模板紧致

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二维Lagrangian坐标系下可压气动方程组的间断Petrov-Galerkin方法（英文）

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计算物理 2017年第3期34卷 308-309页

作者：赵国忠蔚喜军郭怀民包头师范学院数学科学学院包头014030 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

构造矩形网格下求解Lagrangian坐标系下气动方程组的单元中心型格式.空间离散采用控制体积间断Petrov-Galerkin方法,时间离散采用二阶TVD Runge-Kutta方法.利用限制器来抑制非物理震荡并保证RKCV算法的稳定性.构造的算法可以保证物理量... 详细信息

构造矩形网格下求解Lagrangian坐标系下气动方程组的单元中心型格式.空间离散采用控制体积间断Petrov-Galerkin方法,时间离散采用二阶TVD Runge-Kutta方法.利用限制器来抑制非物理震荡并保证RKCV算法的稳定性.构造的算法可以保证物理量的局部守恒.与Runge-Kutta间断Galerkin(RKDG)方法相比较,RKCV方法的计算公式少一项积分项使得计算较简单.给出一些数值算例验证了算法的可靠性及效率.

关键词：可压缩气动方程组 RKCV间断有限元方法 Lagrangian坐标系

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不同波形加载下金属锡微喷射的分子动力学模拟

不同波形加载下金属锡微喷射的分子动力学模拟

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2018年全国固体力学学术会议

作者：伍鲍吴凤超朱银波何安民吴恒安中国科学技术大学近代力学系应用物理与计算数学研究所计算物理实验室

当强冲击波在金属自由表面反射卸载时,将有一部分金属颗粒以比自由表面更大的速度喷射出来,这就是强冲击作用下的微喷射现象。本文中采用了分子动力学方法研究了金属锡在峰值压力为8.5-60.8GPa的方波和三角波加载下的微喷射过程。研究... 详细信息

当强冲击波在金属自由表面反射卸载时,将有一部分金属颗粒以比自由表面更大的速度喷射出来,这就是强冲击作用下的微喷射现象。本文中采用了分子动力学方法研究了金属锡在峰值压力为8.5-60.8GPa的方波和三角波加载下的微喷射过程。研究结果表明:不同加载波形对射流尖钉的速度几乎没有影响,然而对气泡速度产生显著的影响,三角波加载下,气泡仍然保持非零的相对速度,这与实验中观察到的现象一致;进一步地,我们统计了喷射物质总量随时间的演化,并和基于RM不稳定性的射流增长模型进行了比较,结果说明未熔化或者部分熔化的金属锡基体会明显抑制射流的进一步增长;最后,我们统计了喷射物质总量随压力峰值的变化关系,发现了在三角波加载下,喷射物质总量在较低的冲击压力下就会饱和。通过对卸载路径的分析,可以看到随着金属锡内部拉应力下降到零应力,其温度会快速上升,使得三角波加载下的金属锡在较低的压力下就可以发生熔化。

关键词：微喷射波形卸载熔化分子动力学

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高能炸药感度评估方法与应用

高能炸药感度评估方法与应用

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第二十届中国高压科学学术会议暨暨第二届中韩高压科学双边学术研讨会

作者：张蕾余一姜胜利陈军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

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DG方法求解可压缩气固两相流动

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计算物理 2017年第6期34卷 631-640页

作者：段茂昌蔚喜军陈大伟黄朝宝安娜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计算物理实验室北京100088 山东师范大学数学与统计学院山东济南250014

给出求解双向耦合可压缩气固两相流的间断有限元方法,对所得到的气固两相流方程组不需要采用分裂的方法离散,对气相、颗粒相方程及其对流部分和源项可以统一处理,两相都采用基于近似Riemann解的数值通量.数值模拟低压含尘激波管内的两... 详细信息

给出求解双向耦合可压缩气固两相流的间断有限元方法,对所得到的气固两相流方程组不需要采用分裂的方法离散,对气相、颗粒相方程及其对流部分和源项可以统一处理,两相都采用基于近似Riemann解的数值通量.数值模拟低压含尘激波管内的两相非平衡流动,并与平衡流、冻结流的结果进行比较.分析颗粒相的存在对气体运动的影响,及激波后松弛区域内两相间相互作用规律.发现颗粒质量比决定两相平衡后的最终状态,而颗粒直径决定两相流从非平衡到平衡的过渡过程,即不同尺寸颗粒对应的驰豫时间、松弛距离不同.结果表明:本文提出的计算方法对求解可压缩气固两相流是可行的,为研究复杂的气固两相流动问题奠定了基础.

关键词：间断有限元稀疏气粒两相流可压缩气固两相流含尘气体激波管松弛效应

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一种新的光子多普勒速度频谱分析方法

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物理学报 2016年第10期65卷 185-191页

作者：孙海权王裴陈大伟马东军北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

光子多普勒速度计可给出飞层表面某一速度带内颗粒群速度随时间演化的频谱数据,在冲击动力学实验尤其是微喷射及其混合研究中得到广泛应用.本文提出一种新的光子多普勒频谱数据分析方法,可推断出混合区厚度变化和前端等效颗粒尺度.利用... 详细信息

光子多普勒速度计可给出飞层表面某一速度带内颗粒群速度随时间演化的频谱数据,在冲击动力学实验尤其是微喷射及其混合研究中得到广泛应用.本文提出一种新的光子多普勒频谱数据分析方法,可推断出混合区厚度变化和前端等效颗粒尺度.利用该方法,对一些典型状态下喷射混合速度频谱开展分析,获得了不同冲击压力、气体条件下颗粒度数据,证实了气体环境下喷射颗粒的气动破碎现象,以及破碎后尺度与初始条件的依赖性,为喷射混合物理规律研究提供了重要依据.

关键词：喷射混合光子多普勒速度计速度频谱等效颗粒度

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基于不同数值流通量求解可压缩Euler方程组的Lax-Wendroff控制体积方法（英文）

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应用数学 2017年第4期30卷 737-749页

作者：赵国忠蔚喜军郭怀民包头师范学院数学科学学院内蒙古包头014030 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

基于Lax-Wendroff时间离散的控制体积间断Petrov-Galerkin方法是求解双曲守恒律的一种高精度和高分辨率数值方法.本文通过几个数值算例对8种数值流通量的数值表现作了详尽的比较,内容涉及耗时、精度、分辨率以及模拟复杂波形相互作用的... 详细信息

基于Lax-Wendroff时间离散的控制体积间断Petrov-Galerkin方法是求解双曲守恒律的一种高精度和高分辨率数值方法.本文通过几个数值算例对8种数值流通量的数值表现作了详尽的比较,内容涉及耗时、精度、分辨率以及模拟复杂波形相互作用的能力.

关键词：可压缩Euler方程组控制体积间断Petrov-Galerkin方法数值流通量

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密实炸药事故反应行为模型描述物理认知基础

密实炸药事故反应行为模型描述物理认知基础

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2018第十二届全国爆炸力学学术会议

作者：胡海波李涛傅华尚海林郭应文文尚刚邱天喻虹中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理重点实验室四川绵阳621900 中国工程物理研究院化工材料研究所安全弹药中心四川绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100089

本文基于对HMX基压装PBX为代表的密实炸药、固体推进剂在典型约束状态下非冲击点火反应行为的精密物理实验诊断和分析，对作为传统点火-增长理论模型隐含前提的密实炸药基体中反应点火和反应阵面传播概念假定前提提出明确质疑，对DDT管... 详细信息

本文基于对HMX基压装PBX为代表的密实炸药、固体推进剂在典型约束状态下非冲击点火反应行为的精密物理实验诊断和分析，对作为传统点火-增长理论模型隐含前提的密实炸药基体中反应点火和反应阵面传播概念假定前提提出明确质疑，对DDT管实验事故反应演化Macek理论解释中的一维假定前提沿用于密实炸药的物理机制适宜性提出质疑，指出被国内外大多数安全性问题研究者长期忽略的系列作为对炸药安全性行为机制物理认知基础和物理建模依托的最基本事实：(1)炸药在数百兆帕低幅值冲击加载、数吉帕非冲击加载条件下，因炸药基体材料压缩塑性功引发的温升水平极为有限，无论是冲击加载，还是数吉帕幅值准等熵加载，通常不超出数十摄氏度，尤其是缺乏极高应变率条件下才能激活的微缺陷类型分布式热点，炸药基体中原则上不会有显著化学反应;(2)在撞击、火烧包括慢烤条件下，因炸药表面局域化能量沉积或内部温度涨落引发的最早局部事故反应点火，在剧烈反应放热、升温外，必然伴随大量气态产物气体的生成，占据与其所受压力相应的空间位置，但其无法以弥散方式穿透低孔隙率，均匀分布于炸药基体中;若点火位置在炸药表面，其会因压差，在炸药与壳体缝隙中而形成高速产物流动，主导燃烧阵面沿炸药表面的传播;若率先点火位置发生在炸药基体内部，气态产物会引发基体断裂，并驱动炸药基体中裂纹体系的快速传播、破碎;在上述过程中，事故反应都发生在实际上处于与数百、上千度高温状态产物接触的炸药表面，此时炸药的燃耗以层流燃烧模式进行，向炸药基体内推进的燃耗速率取决于燃烧产物压力，燃烧阵面沿炸药表面的传播则取决于装药间隙、基体缝隙中气体动力学行为主导的高压、高温产物流动;(3)在视为炸药事故反应烈度增长、反应模式转化定标实验的一维DDT实验中，对燃烧产物可穿透、且不存在炸药与管壁间缝隙的粉体床装药，壁面上电离探针测得的导通信号大致对应多孔粉体床中燃烧阵面位置;但对于密实炸药，因反应产物气体无法透过炸药基体传播，点火端先期反应高温、高压产物气体会以对流形式在炸药与柱壳壁面间缝隙中传播，并经一定热传导感应时间，诱发下游位置炸药表面燃烧;此时，壁面上开孔电离探针记录到的导通信号反映的是间隙中以数百米每秒、数千米每秒乃至超过爆速幅值的产物对流及表面燃烧行为，并不对应炸药基体中反应波阵面传播速度，以这种存在物理解读错误的表观阵面速度标定的计算模型或转爆轰距离，缺乏基本的物理置信度。

关键词：炸药安全性压装PBX 非冲击点火反应对流燃烧反应烈度物理模型

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