检索结果-内蒙古大学图书馆

计算物理 2022年第2期39卷 127-142页

作者：吕文娟吴斌兵刘士炜段皓刘杰中国工程物理研究院研究生院北京100193 北京计算科学研究中心北京100193 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

超强激光技术的发展为光与物质相互作用的研究带来了历史性的机遇和拓展的空间。其中,超强激光场辅助的原子核反应过程,特别是对氘氚核聚变反应截面的影响越来越受到人们的关注。首先介绍近年来超强激光技术的发展及应用,然后介绍核聚... 详细信息

超强激光技术的发展为光与物质相互作用的研究带来了历史性的机遇和拓展的空间。其中,超强激光场辅助的原子核反应过程,特别是对氘氚核聚变反应截面的影响越来越受到人们的关注。首先介绍近年来超强激光技术的发展及应用,然后介绍核聚变反应截面及其影响因素,重点综述超强激光场中轻核聚变反应截面的研究进展,特别是强场增大氘氚核聚变截面的最新研究成果,并展望这一研究方向的前沿发展。

关键词：超强激光氘氚核聚变反应截面隧穿率天体物理学因子

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非线性Schrödinger方程几类孤立子解:局部间断Petrov-Galerkin方法

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计算物理 2022年第6期39卷 641-650页

作者：赵国忠蔚喜军董自明郭虹平郭鹏云李姝敏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

构造一类求解非线性薛定谔方程的局部间断Petrov-Galerkin方法。利用构造的方法模拟几种类型的孤立子并讨论与孤立子密切相关的一些现象,包括孤立子的传播与碰撞,动孤立子和驻孤立子的生成,N孤立子的有界态。该方法可以模拟孤立子相关... 详细信息

构造一类求解非线性薛定谔方程的局部间断Petrov-Galerkin方法。利用构造的方法模拟几种类型的孤立子并讨论与孤立子密切相关的一些现象,包括孤立子的传播与碰撞,动孤立子和驻孤立子的生成,N孤立子的有界态。该方法可以模拟孤立子相关现象中一些复杂结构。数值实验表明该方法具有高阶精度且可以达到最优收敛阶。局部间断Petrov-Galerkin方法的计算效率与局部间断Galerkin方法相当,但计算公式简单。

关键词：局部间断Petrov-Galerkin方法非线性薛定谔方程孤立子 N孤立子的有界态

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拉伸加载下PBX炸药力学性能的分子动力学模拟

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高压物理学报 2022年第4期36卷 125-132页

作者：高飞艳刘睿陈鹏万龙瑶陈军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中心北京100871

采用分子动力学方法研究了拉伸加载下HMX基PBX界面力学行为的应变率依赖性。模拟结果显示,PBX的拉伸强度和弹性模量随着应变率的增加而增大。HMX-F2311的断裂方式与应变率相关:初始应变主要集中于黏结剂F2311,在低应变率下形成了一条大... 详细信息

采用分子动力学方法研究了拉伸加载下HMX基PBX界面力学行为的应变率依赖性。模拟结果显示,PBX的拉伸强度和弹性模量随着应变率的增加而增大。HMX-F2311的断裂方式与应变率相关:初始应变主要集中于黏结剂F2311,在低应变率下形成了一条大致垂直于加载方向的主裂纹;随着拉伸应变率的增加,破坏路径将分布在整个模型上;PBX的断裂失效是由于黏结剂F2311的脱粘。在单轴拉伸加载过程中,HMX-F2311的势能随拉伸应变率的增加而迅速增大,尤其在高应变率拉伸加载下,范德华力相互作用对势能的演变起到了决定性作用。分子动力学模拟揭示了应变率对HMX-F2311界面微观结构、力学行为和断裂损伤机制的影响,对PBX的设计、制备和安全使用具有重要意义。

关键词：聚合物黏结炸药单轴拉伸力学行为断裂机理分子动力学

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中红外激光场下阈上电离能谱中的低能结构

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物理学报 2022年第23期71卷 125-133页

作者：肖智磊全威许松坡柳晓军魏政荣陈京湖北大学物理学院武汉430062 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院波谱与原子分子物理国家重点实验室武汉430071 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

强激光诱导原子阈上电离中的低能结构(low-energy structure,LES)是当前强场领域的研究热点,其背后的动力学过程引起了广泛讨论.本文基于半经典模型、SCTS(semi-classical two-step)量子轨道模型和数值求解含时薛定谔方程(time-dependen... 详细信息

强激光诱导原子阈上电离中的低能结构(low-energy structure,LES)是当前强场领域的研究热点,其背后的动力学过程引起了广泛讨论.本文基于半经典模型、SCTS(semi-classical two-step)量子轨道模型和数值求解含时薛定谔方程(time-dependent Schrödinger equation,TDSE)方法,研究了中红外激光场下Xe原子阈上电离中的LES随激光脉冲宽度的依赖.发现LES随脉冲宽度的减小向更低能量方向移动.分析表明:长脉宽条件下,能谱中的多峰结构(LESn)与电子前向散射的阶次n及电子初始横向动量密切相关,而极低能结构(very-low-energy structure,VLES)主要由更高阶次前向散射的电子轨道贡献;少周期脉冲条件下,LES峰值位置随载波包络相位(carrier-envelope phase,CEP)的移动可归因于激光场矢势和离子实库仑势的共同作用随CEP的变化,其中库仑势导致的电子聚束效应是LES峰形成的主要原因.

关键词：阈上电离低能结构载波包络相位

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面向FTO客体高精度诊断的高能质子照相系统研究

面向FTO客体高精度诊断的高能质子照相系统研究

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中国核学会2023年学术年会

作者：陈锋施钧辉许海波之江实验室北京应用物理与计算数学研究所

美国洛斯·阿拉莫斯实验室的学者通过理论预测50 GeV的质子照相系统有望满足对FTO客体的高精度成像要求,即在亚毫米量级的像素上反演密度的精度达到1%。实现该目标须保证质子通量的准确性。2005年,美国科学家利用20 GeV的质子照相... 详细信息

美国洛斯·阿拉莫斯实验室的学者通过理论预测50 GeV的质子照相系统有望满足对FTO客体的高精度成像要求,即在亚毫米量级的像素上反演密度的精度达到1%。实现该目标须保证质子通量的准确性。2005年,美国科学家利用20 GeV的质子照相系统对台阶样品进行了初步实验,结果表明实验获得的通量值与理论计算值有较大差异,为了解决该问题,Neri等提出了结合核反应和多次库伦散射计算通量的经验公式,其结果与实验值吻合。但是,Zumbro等人反对该观点,他们通过数值模拟研究表明,准弹性散射不是造成通量不准确的原因,并且在文章中指出准直器厚度会导致截断角模糊。FTO客体的面密度达到200 g/cm,如此高的面密度会造成较大的能量损失,而能量损失将破坏质子照相的点对点成像性能,该现象亦可能对通量的准确性有重要影响。因此,本文通过数值模拟对FTO客体成像时质子照相系统的点对点成像性能展开了研究。结果表明,200 GeV的质子照相系统对FTO客体成像时,系统的点对点成像性能遭到严重破坏,1200 GeV的质子照相系统对FTO客体成像时,系统的点对点成像性能保持良好。由此证明:造成通量不准确的根本原因是能量损失对系统成像性能的破坏。

关键词：高能质子照相 FTO客体数值模拟

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计算流体力学的时空观:模型的时空关联性及算法的时空耦合性

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空气动力学学报 2021年第1期39卷 92-110页

作者：李杰权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中心北京100871

流体力学中波的有限传播、粒子的碰撞、各种力之间相互作用,无不体现时空关联效应。本文从计算方法的视角探讨计算流体力学的时空观,即流体力学模型的时空关联性和计算方法的时空耦合性。从流体力学微团法建模出发,明确模型时空关联性... 详细信息

流体力学中波的有限传播、粒子的碰撞、各种力之间相互作用,无不体现时空关联效应。本文从计算方法的视角探讨计算流体力学的时空观,即流体力学模型的时空关联性和计算方法的时空耦合性。从流体力学微团法建模出发,明确模型时空关联性的涵义,建立有限体积格式的基本原理,阐述算法时空耦合的必要性,实现流体力学基本控制方程物理建模与有限体积格式数学原理的统一。在实践中,给出时空耦合高精度数值方法设计思路,利用算例比较它与时空解耦方法的差别。期望通过时空观的建立,对未来计算流体力学的算法研究提供帮助。

关键词：计算流体力学时空关联模型时空耦合算法积分平衡律有限体积方法时间区间通量广义黎曼问题解法器

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核医学治疗中患者的体素级剂量计算

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原子能科学技术 2023年第6期57卷 1253-1259页

作者：马锐垚邱睿武祯胡子仪戴甜甜郭烽赵文锐江年铭高丽蕾李君利清华大学粒子技术与辐射成像教育部重点实验室北京100084 清华大学工程物理系北京100084 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 同方威视技术股份有限公司北京100084 中日友好医院放射肿瘤科北京100029 解放军总医院第六医学中心核医学科北京100048 北京永新医疗设备有限公司北京102206

核医学治疗中为了制定合理的治疗方案需要对患者进行个体化剂量评估。本研究通过计算患者的体素级剂量分布,对分化型甲状腺癌患者的^(131)I SPECT图像及CT图像进行了精准定量分析,利用体素S因子方法、直接蒙特卡罗方法和GPU蒙特卡罗方... 详细信息

核医学治疗中为了制定合理的治疗方案需要对患者进行个体化剂量评估。本研究通过计算患者的体素级剂量分布,对分化型甲状腺癌患者的^(131)I SPECT图像及CT图像进行了精准定量分析,利用体素S因子方法、直接蒙特卡罗方法和GPU蒙特卡罗方法计算了核医学患者体素级剂量分布。体素S因子方法相比于蒙特卡罗方法,在上呼吸道内部、肺部、骨骼等与水密度差异大的位置表现出剂量结果的差异,在肺和骨骼的最大差异达到40%,且在组织的交界处差异明显,在距离源分布较远位置的剂量相对于蒙特卡罗结果有一定低估。GPU蒙特卡罗方法与直接蒙特卡罗方法计算结果一致,并实现了400倍的加速比。综上所述,体素级剂量计算能获得亚器官区域和肿瘤区域的剂量不均匀分布,直接蒙特卡罗方法相比于体素S因子方法能够实现更精确的剂量计算,GPU程序能有效加速蒙特卡罗计算。

关键词：核医学剂量评估体素S因子方法蒙特卡罗方法

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医院中子照射器中子照射束流等效平面源研究

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核电子学与探测技术 2023年第4期43卷 844-855页

作者：毛朋成张紫竹贾清刚王嵩刘彤石斌张书峰肖刚北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京凯佰特科技有限公司北京102413 中国原子能科学研究院计量与校准技术重点实验室北京102413

为了在医院中子照射器上开展肿瘤硼中子俘获治疗(BNCT),需要为配套的治疗计划系统SERA研制等效中子源。在医院中子照射器全堆芯模型的基础上,利用蒙特卡罗方法围绕热束和超热束中子金箔活化实验开展模拟研究,评估了屏蔽准直结构和材料... 详细信息

为了在医院中子照射器上开展肿瘤硼中子俘获治疗(BNCT),需要为配套的治疗计划系统SERA研制等效中子源。在医院中子照射器全堆芯模型的基础上,利用蒙特卡罗方法围绕热束和超热束中子金箔活化实验开展模拟研究,评估了屏蔽准直结构和材料以及金箔活化实验中金箔、有机玻璃等结构材料对中子束流的影响,明确了准直孔道末端锂聚乙烯材料成分及形状等是对金箔活化实验结果影响较大的因素。在此基础上,开展了全堆芯蒙卡模拟,获得热束中子结果与实验结果平均偏差-1.74%;模拟的超热束中子结果与实验结果平均偏差6.14%。在此基础上制作了治疗计划系统SERA的源,模拟的超热束中子通量与全堆芯模拟结果小于10%。

关键词：硼中子俘获治疗医院中子照射器蒙特卡罗数值模拟治疗计划系统金箔活化实验等效平面源

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二维任意凸四边形网格的MoF界面重构解析算法

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北京理工大学学报 2021年第4期41卷 380-387页

作者：王成孔泽宇李涛贾祖朋北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

流体矩量(MoF)方法是近年来发展的一种分段线性网格重构方法,在多物质任意拉格朗日-欧拉(MMALE)方法中应用广泛.针对传统MoF方法在进行界面重构时采用迭代算法的低效问题,本文提出了一种针对凸四边形网格界面的解析解求法,代替传统的迭... 详细信息

流体矩量(MoF)方法是近年来发展的一种分段线性网格重构方法,在多物质任意拉格朗日-欧拉(MMALE)方法中应用广泛.针对传统MoF方法在进行界面重构时采用迭代算法的低效问题,本文提出了一种针对凸四边形网格界面的解析解求法,代替传统的迭代求解方法应用在传统的MoF方法之中,基于Fortran语言编写了数值仿真程序;典型计算算例的结果证明本文提出的新方法大幅提高了界面重构过程的效率.

关键词：任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法流体矩量(MoF)方法界面重构解析解

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一种预测湍流混合宽度的浮阻力模型

一种预测湍流混合宽度的浮阻力模型

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北京力学会第30届学术年会

作者：李玘祥张又升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计算物理全国整点实验室

界面不稳定性诱导的湍流混合广泛存在于自然科学问题与工程实际问题中,特别是重流体以常加速度加速轻流体产生的Rayleigh-Taylor （RT）混合,与冲击加速度驱动不同密度流体产生的Richtmyer-Meshkov （RM）混合。在描述湍流混合的物理量... 详细信息

界面不稳定性诱导的湍流混合广泛存在于自然科学问题与工程实际问题中,特别是重流体以常加速度加速轻流体产生的Rayleigh-Taylor （RT）混合,与冲击加速度驱动不同密度流体产生的Richtmyer-Meshkov （RM）混合。在描述湍流混合的物理量中,混合宽度是最重要的为物理量之一,因此对于混合宽度的预测尤为重要。总混合宽度h可以分为尖钉区混合宽度h与气泡区混合宽度h,实验数据表明RM混合总宽度的演化呈幂次率关系:h（t）～t,而尖钉与气泡区混合宽度会随不同的幂律演化:h（t）～t~(θ)。首先,我们利用自相似流动的统计剖面在自相似变换下不变的特点,以体积分数/质量分数/密度剖面中任一固定值所对应的位置来定义参考界面,从理论上推导出尖钉与气泡增长的幂次指数相等,并等于总混合宽度的幂次指数（θ=θ=θ）。在此基础之上,我们找到了可以同时适用于RT与RM混合的密度比无关的组分剖面,该剖面可以准确预测任意密度比下混合区平均体积分数的自相似剖面。最后,我们将密度比无关的组分剖面引入到浮阻力模型中,使得该模型不但可以精准预测经典的RT、RM混合宽度演化,还可以预测各种复杂加速度历史下的混合宽度演化。该研究加深了对RT和RM湍流混合机制的理解,进一步的提升了浮阻力模型的适用范围,使模型可用于工程实际问题中混合宽度演化的初步计算。

关键词： Rayleigh-Taylor Richtmyer-Meshkov 湍流混合幂次指数浮阻力模型

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