检索结果-内蒙古大学图书馆

航空学报 2021年第12期42卷 46-62页

作者：许爱国单奕铭陈锋甘延标林传栋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高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871 山东交通学院航空学院济南250357 北华航天工业学院河北省跨气水介质飞行器重点实验室廊坊065000 中山大学中法核工程与技术学院珠海519082

基于求解Navier-Stokes方程组的传统计算流体力学已经在诸多领域取得了巨大的成功,但在航空、航天、微流控等领域也遇到了新的瓶颈与挑战。其原因分为2个方面:①物理建模层面的问题;②离散格式带来的数值精度和稳定性问题。微尺度燃烧... 详细信息

基于求解Navier-Stokes方程组的传统计算流体力学已经在诸多领域取得了巨大的成功,但在航空、航天、微流控等领域也遇到了新的瓶颈与挑战。其原因分为2个方面:①物理建模层面的问题;②离散格式带来的数值精度和稳定性问题。微尺度燃烧等一系列燃烧新概念的研究表明,特征更加丰富但以前知之甚少的热力学非平衡行为蕴含着大量待开发的物理功能。物理模型合理和具备相应功能是数值仿真研究的前提;物理建模层面的问题无法通过数值精度的提高来解决。本文从物理建模与复杂物理场分析角度,介绍了非平衡燃烧系统离散玻尔兹曼建模方法(DBM)的研究进展。DBM是非平衡统计物理学粗粒化建模理论在流体力学领域的具体应用之一,是相空间描述方法在离散玻尔兹曼方程形式下的进一步发展。它选取一个视角,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中保值;以该组动理学矩的独立分量为基,构建相空间,使用该相空间和其子空间来描述系统的非平衡行为特征;研究视角和建模精度随着研究推进而调整。借助DBM可以研究反应过程中不同自由度内能之间的不平衡和相互转换等Navier-Stokes模型无法模拟的动理学过程。在内爆和外爆过程中,几何汇聚与发散效应等效于一个"外场力",在球心处系统始终处于热力学平衡态;在冯·纽曼压强峰处,系统不是偏离平衡最远,而是在平衡态附近;在冯·纽曼峰后反应区以外,Chapmann-Jouguet理论值、Zeldovich-Neumann-Doering(ZND)理论值和DBM结果相互验证;在反应区内DBM结果与ZND结果一致;在冯·纽曼压强峰前的压缩阶段,DBM模拟结果在物理上更合理。在冲击压缩过程中,相对于其他自由度,压缩波所在自由度上的内能先增加,因而这一自由度上的内能总是朝着正向偏离其平衡态值,而横向自由度上的内能总是朝着逆向偏离其平衡态值。在二流体模型视角下,反应物和产物朝着相反的方向偏离热力学平衡态。

关键词：燃烧爆轰非平衡离散效应介尺度建模动理学理论

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非线性Schr?dinger方程几类孤立子解：局部间断Petrov-Galerkin方法（英文）

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计算物理 2022年第6期 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北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室

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... 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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芯片-系统电磁脉冲耦合的高性能全波电磁模拟

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强激光与粒子束 2021年第12期33卷 103-110页

作者：王卫杰赵振国胡少亮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京100094 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 复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室上海201203

目的是研究高性能的电磁场仿真软件,对真实的芯片-系统电磁脉冲耦合过程进行高分辨率、高置信度的电磁仿真。研究重点是针对多尺度问题,突破算法的并行计算瓶颈。基于自主软件平台快速研发出仿真软件,在高性能计算平台上完成对真实复杂... 详细信息

目的是研究高性能的电磁场仿真软件,对真实的芯片-系统电磁脉冲耦合过程进行高分辨率、高置信度的电磁仿真。研究重点是针对多尺度问题,突破算法的并行计算瓶颈。基于自主软件平台快速研发出仿真软件,在高性能计算平台上完成对真实复杂问题的全波电磁仿真。通过对某真实机箱内部芯片的电磁脉冲耦合仿真分析,验证了本文提出的算法的高性能、高效率的特性。

关键词：芯片-系统电磁脉冲多尺度有限元方法并行计算

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可压缩流体力学高精度拉格朗日格式及其保正性质

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计算数学 2020年第3期42卷 260-278页

作者：成娟舒其望国防计算物理实验室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 美国布朗大学应用数学系美国罗德岛州RI 02912

本文对可压缩流体力学高精度拉格朗日格式及其保正性质近年来的发展给出回顾与综述.文中分别介绍了一维、二维可压缩流体力学方程中心型拉格朗日格式的设计步骤,回顾了高精度拉格朗日格式以及高精度保正拉格朗日格式的研究进展.

关键词：拉格朗日格式高精度保正可压缩流体力学

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Pt-Al-Cr体系的相图集成建模与计算

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铸造技术 2023年第2期44卷 195-202页

作者：黄永兴王镤子愚种晓宇高兴誉宋海峰昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093 昆明理工大学金属先进凝固成形及装备国家地方联合工程实验室云南昆明650093 计算物理国防重点实验室北京应用物理与计算数学研究所北京100088

Pt基高温合金是一类力学性能和抗氧化性优异的高温合金,开发相关的热力学数据库是进行该类合金设计的必要前提。本文系统整理和评估了Pt-Al-Cr体系热力学数据、相图的实验数据和第一性原理计算数据,计算了Pt-Al、Pt-Cr和Al-Cr的混合焓... 详细信息

Pt基高温合金是一类力学性能和抗氧化性优异的高温合金,开发相关的热力学数据库是进行该类合金设计的必要前提。本文系统整理和评估了Pt-Al-Cr体系热力学数据、相图的实验数据和第一性原理计算数据,计算了Pt-Al、Pt-Cr和Al-Cr的混合焓和形成焓等热力学性质,计算得到的相图和热力学性质与实验数据和第一性原理计算数据吻合较好。在此基础上,结合相图计算方法(CALPHAD)通过热力学外推优化建立Pt-Al-Cr三元体系的成分-温度相图模型。使用该模型计算Pt-Al-Cr体系液相面投影图和873.15、1073.15、1273.15 K的等温截面图,热力学计算结果与实验数据吻合较好。

关键词：高温合金 Pt-Al-Cr体系 CALPHAD 热力学模型

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多相流系统的离散玻尔兹曼研究进展

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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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脑组织通道磁示踪成像分析仪的设计与应用

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磁共振成像 2023年第2期14卷 109-115,124页

作者：王卉周洁成雨萌王缪天刘会坡操江峰习科张弘李楠牛田野谢肇恒张研薛言学吕鹏宇卢嘉宾徐萌韩鸿宾北京大学医学部医学技术研究院北京100191 北京大学第三医院放射科北京100191 磁共振成像设备与技术北京市重点实验室北京100191 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国科学院信息工程研究所北京100093 深圳市特深电气有限公司深圳518054 北京大学第三医院临床流行病研究中心北京100191 深圳湾实验室医学工程研究所深圳518067 膜生物学国家重点实验室北京大学生命科学学院北京100871 北京大学中国药物依赖性研究所北京100191 北京大学工学院先进制造与机器人系北京100871 北京大学深圳研究生院深圳518055

目的基于经典扩散方程建模求解,设计并研制脑组织通道磁示踪成像分析仪。材料与方法建立信号源导入系统,设计多频段射频激发与信号采集单元,开发图像处理、建模计算与可视化模块,集成脑组织通道磁示踪成像分析仪。将12只成年雄性斯普拉... 详细信息

目的基于经典扩散方程建模求解,设计并研制脑组织通道磁示踪成像分析仪。材料与方法建立信号源导入系统,设计多频段射频激发与信号采集单元,开发图像处理、建模计算与可视化模块,集成脑组织通道磁示踪成像分析仪。将12只成年雄性斯普拉-道来氏大鼠随机平均分成两组,分别应用传统磁示踪法技术方案(n=6)与本研究系统方案(n=6)进行探测,计算并比较扩散系数和容积占比等参数,对组织液(interstitial fluid,ISF)引流过程进行可视化。结果该仪器可同步提供鼠脑细胞外间隙(extracellular space,ECS)结构参数及其内分子扩散情况,实现ISF引流途径的全脑示踪。相对于传统技术方案组,本研究系统组扩散系数和容积占比均下降(P均<0.01),且两个测量结果的标准差均减小。结论脑组织通道磁示踪成像分析仪的研发将ECS探测过程标准化、自动化,使得探测结果更加稳定、更趋向于真实水平,为后续兼容电阻抗、化学等多种信息的ECS探测仪器的研发奠定了基础。

关键词：脑细胞外间隙磁示踪组织间液系统设计磁共振成像

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面心立方Ce同构相变的分子动力学模拟

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物理学报 2019年第20期68卷 85-93页

作者：第伍旻杰胡晓棉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国家重点实验室北京100088

基于嵌入原子法,本文给出了一个金属Ce原子间的相互作用势.利用该势分别计算了γ-Ce和α-Ce的晶格常数、结合能、弹性常数,计算结果与实验或第一性原理研究中得出的数值符合得较好.给出了两相Ce中如点缺陷形成能、表面能、层错能以及孪... 详细信息

基于嵌入原子法,本文给出了一个金属Ce原子间的相互作用势.利用该势分别计算了γ-Ce和α-Ce的晶格常数、结合能、弹性常数,计算结果与实验或第一性原理研究中得出的数值符合得较好.给出了两相Ce中如点缺陷形成能、表面能、层错能以及孪晶能等晶体缺陷形成能.通过分析两相Ce的声子谱,得出了不同温度下两相的晶格振动熵差,其中在室温条件下约为0.67kB/atom.还利用分子动力学模拟得出了该相变的等温线,并且利用径向分布函数分析了相变前后两相的晶体结构,确认了该相变为面心立方同构相变,即Ce的α-γ相变.由此表明,本文的嵌入原子法势,不仅可以分别合理地描述γ-Ce和α-Ce,还可以反映γ-Ce和α-Ce两相之间的相变.

关键词：原子间相互作用势嵌入原子法同构相变铈

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基于CALPHAD的高温高压相图建模

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铸造技术 2023年第2期44卷 190-194页

作者：王镤子愚黄永兴高兴誉种晓宇宋海峰昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093 北京应用物理与计算数学研究所计算物理国防重点实验室北京100088 昆明理工大学金属先进凝固成形与装备国家地方联合工程实验室云南昆明650000

高温高压相图在物理化学、矿物学、地球科学和极端条件下的材料科学中都具有重要的地位和应用价值,相图计算方法(alculation of phase diagram,CALPHAD)是建立温度-压强热力学相图和热力学数据库的主要方法,可以计算材料体系的相平衡、... 详细信息

高温高压相图在物理化学、矿物学、地球科学和极端条件下的材料科学中都具有重要的地位和应用价值,相图计算方法(alculation of phase diagram,CALPHAD)是建立温度-压强热力学相图和热力学数据库的主要方法,可以计算材料体系的相平衡、组成相的相分数和相成分、热力学性质,一定程度上解决单一实验建立高温高压相图的困难。本文对基于CALPHAD的高温高压相图建模方法进行了详细介绍,并总结其当前面临的问题和下一步研究方向,为极端条件下材料设计和性能评估奠定基础。

关键词：热力学相图计算方法温度-压强相图摩尔体积

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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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