检索结果-内蒙古大学图书馆

计算物理 2024年第6期41卷 732-745页

作者：肖梦娟谢寒松宾远为张又升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 北京大学应用物理与技术研究中心北京100871 北京大学工学院湍流与复杂系统国家重点实验室北京100871

流体力学界面不稳定性诱导的湍流混合现象广泛存在于各类自然现象和工程问题中。特别地,在工程流动问题中,一般涉及的是复杂初始扰动诱导下的湍流混合问题。这类混合问题往往多混合机制共存、主控参数宽泛剧烈变化。准确预测这些复杂性... 详细信息

流体力学界面不稳定性诱导的湍流混合现象广泛存在于各类自然现象和工程问题中。特别地,在工程流动问题中,一般涉及的是复杂初始扰动诱导下的湍流混合问题。这类混合问题往往多混合机制共存、主控参数宽泛剧烈变化。准确预测这些复杂性下混合区时空演化对于工程实践至关重要,雷诺平均Navier-Stokes(RANS)和大涡模拟(LES)是工程应用最为可行的数值模拟方法。但是,现有RANS和LES建模面临难以统一预测各类混合问题等工程应用的难点。本文从工程应用视角,综述目前在RANS和LES建模方面的认识、存在的问题,以及团队的最新研究进展。

关键词：界面不稳定性湍流混合雷诺平均Navier-Stokes模型大涡模拟模型

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卷积神经网络辅助无机晶体弹性性质预测

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物理学报 2025年

作者：刘宇杰王振宇雷航张国宇咸家伟高志斌孙军宋海峰丁向东西安交通大学金属材料强度全国重点实验室材料科学与工程学院北京应用物理与计算数学研究所计算物理全国重点实验室

无机晶体材料因其优异的物理和化学特性，在多个领域展现出广泛的应用潜力。弹性性质（如体积模量和剪切模量）对预测材料的电导率、热导率及力学性能具有重要作用，然而，传统实验测量方法存在成本高、周期长等问题。随着计算方法的进... 详细信息

无机晶体材料因其优异的物理和化学特性，在多个领域展现出广泛的应用潜力。弹性性质（如体积模量和剪切模量）对预测材料的电导率、热导率及力学性能具有重要作用，然而，传统实验测量方法存在成本高、周期长等问题。随着计算方法的进步，理论模拟逐渐成为独立于实验的研究方法。近年来，基于图神经网络的机器学习方法在无机晶体材料的弹性性质预测中取得了显著成果，尤其是晶体图卷积神经网络（CGCNN）在材料数据的预测和扩展方面表现出色。本研究利用从Matbench v0.1数据集中收集的10,987个材料的体积模量和剪切模量数据，训练了两个CGCNN模型，基于预训练的模型成功实现了对80,664个无机晶体结构弹性模量的预测。为保证数据质量，筛选了材料电子带隙在0.1至3.0 eV之间，并去除了含有放射性元素的化合物。预测数据来源于两个主要数据集：一是从Materials Project数据库中筛选出的54,359个晶体结构，构成MPED弹性数据集；二是Merchant等通过深度学习和图神经网络方法发现的26,305种晶体结构，构成NED弹性数据集。最终，本研究预测了80,664种无机晶体的体积模量和剪切模量，丰富了现有的材料弹性数据资源，并为材料设计提供了更多的数据支持。本文数据集可在科学数据银行中访问获取:https://***/s/N3QF7v。

关键词：无机晶体材料弹性模量机器学习

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超临界碳氢燃料流动不稳定的频域分析与数值模拟

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推进技术 2024年第1期45卷 165-173页

作者：靳一超吴坤陆阳范学军北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049

再生冷却通道中的流动失稳是高超声速飞行器发动机热防护技术中的核心问题之一。为研究超临界碳氢燃料在冷却通道中的流动不稳定特性,基于有限体积法及流体物性近似,发展了高效的一维瞬态模拟方法;同时,基于小扰动假设,进一步提出了用... 详细信息

再生冷却通道中的流动失稳是高超声速飞行器发动机热防护技术中的核心问题之一。为研究超临界碳氢燃料在冷却通道中的流动不稳定特性,基于有限体积法及流体物性近似,发展了高效的一维瞬态模拟方法;同时,基于小扰动假设,进一步提出了用于预测稳定行为的频域分析方法。通过相关实验,验证了模型的可靠性。基于时域和频域方法的综合分析,沿内特征曲线讨论了主要失稳类型,重点分析了受密度波及Ledinegg不稳定共同影响的复合不稳定性。随后,进一步分析了工作压力和入口温度对稳定特性的耦合影响,并基于N_(tpc)-N_(spc)空间划分了稳定区域。研究发现,复合不稳定、Ledinegg不稳定以及密度波不稳定,随入口温度升高而相继消失。Ledinegg不稳定及密度波不稳定的稳定边界在N_(tpc)-N_(spc)空间具有高度相似性,而复合不稳定性的区域在较高的压力下略有缩小。

关键词：再生冷却热防护碳氢燃料超临界流体流动不稳定瞬态模拟频域分析

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热稠密等离子体中Fe25+离子光电离截面的低能特征

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物理学报 2025年

作者：路思梅周福阳高翔吴勇王建国复旦大学现代物理研究所北京应用物理与计算数学研究所计算物理全国重点实验室陕西师范大学物理与信息技术学院北京大学应用物理与技术研究中心

采用原子态分辨（Atomic-state-dependent， ASD）屏蔽模型，研究了热稠密等离子体中Fe25+离子光电离截面的低能特征。等离子体屏蔽会减弱核和束缚电子之间的相互作用，导致束缚电子逐渐进入连续态。对于光电离过程，屏蔽效应改变束缚... 详细信息

采用原子态分辨（Atomic-state-dependent， ASD）屏蔽模型，研究了热稠密等离子体中Fe25+离子光电离截面的低能特征。等离子体屏蔽会减弱核和束缚电子之间的相互作用，导致束缚电子逐渐进入连续态。对于光电离过程，屏蔽效应改变束缚和连续电子的波函数，进一步改变重叠积分和跃迁矩阵元，最终引起截面出现低能特征。相比于传统的德拜模型，ASD模型进一步考虑了电子简并效应和非弹性碰撞过程的影响，能够更加准确的描述温热稠密等离子体的屏蔽效应。基于ASD模型，研究发现，低能阈值区，截面服从Wigner阈值定律；能量逐渐增大时截面出现低能增强、势形共振、Cooper极小、Combet-Farnoux极小等低能特征，导致对应能区的截面显著增加或减小，继而改变光电子谱的性质。本工作研究了热稠密等离子体中离子的光电离过程，可以为天体和实验室中热稠密等离子体的研究提供理论和数据支持。

关键词：原子态分辨屏蔽模型光电离截面等离子体屏蔽

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N_(2)^(+)分子离子X^(2)Σ_(g)^(+),A^(2)Πu和B^(2)Σ_(u)^(+)态的不透明度

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物理学报 2022年第19期71卷 65-73页

作者：陈晨赵国鹏祁月盈吴勇王建国复旦大学现代物理研究所上海200433 嘉兴学院数据科学学院嘉兴314001 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北京100871

本文采用考虑了Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用(icMRCI)方法,计算了N_(2)^(+)体系的X^(2)∑_(g)^(+),A^(2)Π和B^(2)∑_(u)^(+)电子态的势能曲线、光谱常数和偶极跃迁矩阵元.根据计算的分子结构数据,给出了配分函数,并模拟了... 详细信息

本文采用考虑了Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用(icMRCI)方法,计算了N_(2)^(+)体系的X^(2)∑_(g)^(+),A^(2)Π和B^(2)∑_(u)^(+)电子态的势能曲线、光谱常数和偶极跃迁矩阵元.根据计算的分子结构数据,给出了配分函数,并模拟了压强在100 atm(1 atm=1×10^(5)Pa)的条件下,温度分别为295,500,1000,2000,2500,5000和10000 K的不透明度.结果表明,由于激发态的布居数随着温度的升高逐渐增多,不透明度分布的波长范围逐渐增大,并且不同谱带的分界线也逐渐变得模糊.本工作中计算的N^(+)分子离子不透明度,还在相同压强和温度条件下与其中性分子不透明度进行了对比,发现无论是波长分布范围还是峰值结构都存在显著差异.本工作系统分析了温度效应对氮气分子离子不透明度的影响,可以为天体物理领域提供理论和数据支持.

关键词：氮气分子离子光谱常数不透明度

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稀疏线性解法器特征修正并行预条件算法框架

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计算物理 2023年

作者：徐小文莫则尧胡少亮安恒斌北京应用物理与计算数学研究所中物院高性能数值模拟软件中心计算物理重点实验室

针对实际应用中稀疏线性解法器计算复杂度偏离线性扩展的瓶颈问题，本文提出了特征修正预条件算法统一框架，通过凝练物理特征中影响算法效率的代数特征，结合多层次特征分析，构造特征修正组件。通过几类典型特征修正预条件算法及应用... 详细信息

针对实际应用中稀疏线性解法器计算复杂度偏离线性扩展的瓶颈问题，本文提出了特征修正预条件算法统一框架，通过凝练物理特征中影响算法效率的代数特征，结合多层次特征分析，构造特征修正组件。通过几类典型特征修正预条件算法及应用成效，展示了该框架的有效性。

关键词：稀疏线性代数方程组特征修正迭代方法预条件算法并行算法

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微型电子回旋共振离子源的全局模型

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物理学报 2022年第14期71卷 163-174页

作者：武文斌彭士香张艾霖周海京马腾昊蒋耀湘李凯崔步坚郭之虞陈佳洱北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京大学物理学院核物理与核技术国家重点实验室北京100871 中国科学技术大学近代物理系合肥230026

微型电子回旋共振(electron cyclotron resonance,ECR)离子源在紧凑型离子注入机、小型中子管、微型离子推进器等领域有着十分广泛的应用.为了深入认识微型ECR离子源的工作机理,本文以北京大学自主研制的一款微型氘离子源作为研究对象,... 详细信息

微型电子回旋共振(electron cyclotron resonance,ECR)离子源在紧凑型离子注入机、小型中子管、微型离子推进器等领域有着十分广泛的应用.为了深入认识微型ECR离子源的工作机理,本文以北京大学自主研制的一款微型氘离子源作为研究对象,以氢气和氘气放电形成的等离子体为例,发展了一种基于粒子平衡方程的全局模型.研究结果表明,该离子源束流成分与离子源的运行气压和微波功率有着很强的依赖关系.对于氢气放电等离子体,微波功率低于100 W时,离子源可以分别在低气压和高气压情况下获得离子比超过50%的H_(2)^(+)离子束和H_(3)^(+)离子束;当微波功率高于100 W时,可以在很宽的运行气压范围内,获得质子比超过50%的束流.因此,提高微波功率是提高微型离子源质子比的关键.对于氘气放电等离子体,3种离子比例对运行气压和微波功率的依赖关系与氢气放电等离子体的规律基本一致.但是在相同的运行条件下,D^(+)比例比H^(+)比例高10%-25%.也就是说,在微型氘离子源的测试和优化过程中,可以利用氢气代替氘气进行实验,并将质子比测量结果作为相同条件下氘离子比例的下限.

关键词：电子回旋共振离子源等离子体模拟离子比中子源

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通用嵌入式离散裂缝模型热-流-固耦合大规模并行数值模拟技术

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石油学报 2025年第3期46卷 574-587页

作者：姚军王通孙致学孙海黄朝琴中国石油大学(华东)油气渗流研究中心山东青岛266580 中国石油大学(华东)深层油气全国重点实验室山东青岛266580 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京100094

复杂裂缝系统热-流-固耦合流动广泛存在于非常规和深层油气藏开发过程中,由于裂缝系统热-流-固耦合数值模拟计算量巨大,并行计算技术是实现裂缝系统精细数值模拟的有效方法。对基于通用网格嵌入式离散裂缝模型的热-流-固耦合大规模并行... 详细信息

复杂裂缝系统热-流-固耦合流动广泛存在于非常规和深层油气藏开发过程中,由于裂缝系统热-流-固耦合数值模拟计算量巨大,并行计算技术是实现裂缝系统精细数值模拟的有效方法。对基于通用网格嵌入式离散裂缝模型的热-流-固耦合大规模并行数值模拟技术进行了研究。首先,基于区域分解方法,研发了嵌入式离散裂缝模型大规模并行求解技术,并且提出了在非结构网格中,基质与裂缝两套独立系统的连接关系分解方法。其次,针对多组分热-流-固耦合问题,使用有限体积法实现了组分流动、传热与力学控制方程的统一数值离散,使用顺序隐式牛顿方法对耦合非线性问题进行并行迭代求解。最后,通过与解析模型对比验证了数值方法的准确性,并且将数值模拟器应用于多层页岩气藏立体开发、深层高温裂缝性油藏注水开发数值模拟,并且在不同并行规模下对并行计算性能与可扩展性进行了分析。实现的并行数值模拟技术能够对实际工程中的三维离散裂缝系统进行大规模精细并行数值模拟,并且在不同的并行规模下都取得了良好的并行性能与可扩展性,能够成为裂缝性油气藏开发的有效设计与分析工具。

关键词：油藏数值模拟嵌入式离散裂缝模型热-流-固耦合并行计算网格

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氮气分子X^(1)∑_(g)^(+),a′^(1)∑_(u)^(-),a^(1)Π_(g)和b^(1)Π_(u)电子态的不透明度

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物理学报 2022年第14期71卷 73-81页

作者：陈晨赵国鹏祁月盈吴勇王建国复旦大学现代物理研究所上海200433 嘉兴学院数据科学学院嘉兴314001 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 北京大学工学院应用物理与技术研究中心北京100871

采用考虑Davidson修正的多参考组态相互作用(MRCI+Q)方法,计算了氮气分子X^(1)∑_(g)^(+),a′^(1)∑_(u)^(-),a^(1)Π_(g)和b^(1)Π_(u)电子态的势能曲线、偶极跃迁矩阵元、光谱常数和振动能级,计算结果与其他实验和理论数据符合较好.... 详细信息

采用考虑Davidson修正的多参考组态相互作用(MRCI+Q)方法,计算了氮气分子X^(1)∑_(g)^(+),a′^(1)∑_(u)^(-),a^(1)Π_(g)和b^(1)Π_(u)电子态的势能曲线、偶极跃迁矩阵元、光谱常数和振动能级,计算结果与其他实验和理论数据符合较好.基于分子结构数据,研究了氮气分子在100 atm(1 atm=1.01×10^(5)Pa)压强下,295-20000K温度范围内的不透明度.结果表明,在波长分布范围内,不透明度随着温度的升高而变大;当温度小于5000 K时,不透明度主要分布在紫外区域,当温度大于10000 K时,激发态的贡献使得不透明度在红外区域也开始有明显的布居.本文探明了温度效应对氮气分子不透明度的影响,可以为天体物理和核武器领域提供理论和数据支持.

关键词：氮气分子光谱常数不透明度

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弱导电薄层介质材料电磁耦合等效计算方法研究

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强激光与粒子束 2024年第4期36卷 187-194页

作者：鲍献丰李瀚宇周海京中物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 中国工程物理研究院复杂电磁环境科学与技术重点实验室四川绵阳621900

面向核电磁脉冲等强电磁环境下复合材料壳体平台的电磁环境效应分析需求,根据Maxwell-Ampere定理的积分形式,分析得到了时域有限差分方法在处理弱导电薄层介质材料参数时的等效计算方法,即当介质等效波长远大于模型厚度时,可将薄层模型... 详细信息

面向核电磁脉冲等强电磁环境下复合材料壳体平台的电磁环境效应分析需求,根据Maxwell-Ampere定理的积分形式,分析得到了时域有限差分方法在处理弱导电薄层介质材料参数时的等效计算方法,即当介质等效波长远大于模型厚度时,可将薄层模型适当增厚,同时等比例减小其电导率,参数等效前后模型的电磁耦合特性基本相同。该方法通过等效增厚薄层材料从而实现增大空间离散步长,减少网格量的目的,不需要改变传统时域有限差分方法的时间步进格式,不会破坏计算的稳定性。无限大有耗介质薄板、薄层球体、含薄层壳体无人机电磁耦合等算例表明,在包含毫米级厚度弱导电介质薄层壳体平台的核电磁脉冲耦合模拟中,该方法具有较好的适用性。

关键词：弱导电介质薄层材料时域有限差分方法电磁耦合等效计算

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