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物理学报 2015年第17期64卷 1-8页

作者：第伍旻杰胡晓棉中国工程物理研究院研究生部北京100088 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

本文利用分子动力学模拟方法研究了含纳米孔洞金属铝在[110]晶向高应变率单轴压缩下弹塑性变形的微观过程.对比单孔洞和完整单晶的模型,讨论了多孔金属的应力应变关系及其位错发展规律.研究结果表明,对于多孔模型的位错积累过程,位错密... 详细信息

本文利用分子动力学模拟方法研究了含纳米孔洞金属铝在[110]晶向高应变率单轴压缩下弹塑性变形的微观过程.对比单孔洞和完整单晶的模型,讨论了多孔金属的应力应变关系及其位错发展规律.研究结果表明,对于多孔模型的位错积累过程,位错密度随应变的增加可大致分为两个线性阶段.由同一个孔洞生成的位错在相互靠近过程中,其滑移速度越来越小;随着位错继续滑移,源自不同孔洞的位错之间开始交叉相互作用导致应变硬化.达到流变峰应力之后又由于位错密度增殖速率升高发生软化.当应变增加到11.8%时,所有孔洞几乎完全坍缩,并观察到在此过程中有棱位错生成.

关键词：分子动力学纳米孔洞纳米多孔位错

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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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基于同步探测的脉冲钠导星聚焦非等晕性实验研究

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物理学报 2015年第13期64卷 174-181页

作者：陈天江周文超王锋黄德权鲁燕华张建柱中国工程物理研究院应用电子学研究所绵阳621900 高能激光科学与技术重点实验室绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

本文提出在大气Greenwood时间常数内采用同步探测技术实现钠导星聚焦非等晕性测量,开展了脉冲体制钠导星探测实验,实现了对大气平流层顶端钠导星和同路径自然星可见光波段的哈特曼点阵的同步探测,并获得钠导星回光单帧波面,从波面一致... 详细信息

本文提出在大气Greenwood时间常数内采用同步探测技术实现钠导星聚焦非等晕性测量,开展了脉冲体制钠导星探测实验,实现了对大气平流层顶端钠导星和同路径自然星可见光波段的哈特曼点阵的同步探测,并获得钠导星回光单帧波面,从波面一致性对比、Zernike系数比较、模拟成像校正等方面对实验结果进行较全面分析.实验结果表明,在当前实验条件下,虽然脉冲钠导星的单帧哈特曼点阵的成像对比度较低,制约了波面恢复精度,但同步测量的两组波面始终能保持相似性,其Zernike系数在前36阶一致性较好,模拟结果表明钠导星探测波面有助于实现对自然星成像的有效校正,扣除波面恢复误差后的聚焦非等晕性方差小于0.1rad2,十分接近理论结果.

关键词：同步探测钠导星聚焦非等晕性波面方差

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松弛方法在计算凝聚炸药爆轰问题中的应用

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爆炸与冲击 2015年第6期35卷 785-791页

作者：陈秋阳于明中国工程物理研究院研究生部北京100088 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京100094

利用松弛近似,将非线性的凝聚炸药爆轰控制方程转化为线性的松弛方程组,并采用五阶WENO格式和五阶线性多步显隐格式对线性松弛方程组进行空间方向和时间方向的离散,由此建立具有高精度和高分辨率性质的计算凝聚炸药爆轰的松弛方法。建... 详细信息

利用松弛近似,将非线性的凝聚炸药爆轰控制方程转化为线性的松弛方程组,并采用五阶WENO格式和五阶线性多步显隐格式对线性松弛方程组进行空间方向和时间方向的离散,由此建立具有高精度和高分辨率性质的计算凝聚炸药爆轰的松弛方法。建立的松弛方法可以避免求解Riemann问题及计算非线性通量的Jacobi矩阵,同时无需分裂处理反应源项。通过对凝聚炸药的平面一维定常爆轰波结构及球面一维聚心、散心爆轰起爆和传播过程的数值模拟,验证了所建立的松弛方法能够很好地计算凝聚炸药爆轰问题。

关键词：爆炸力学松弛方法高分辨格式凝聚炸药爆轰波

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5f电子局域-巡游转变和自旋密度波转变的光电子能谱测量

5f电子局域-巡游转变和自旋密度波转变的光电子能谱测量

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第二届中国锕系物理与化学学术交流会

作者：谭世勇谢东华张文李梦蕾黄理冯卫方运张云陈秋云朱燮刚刘琴袁秉凯罗丽珠张平赖新春表面物理与化学重点实验室四川江油621908 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

对重费米子化合物,f电子表现出依赖于温度变化的局域和巡游双重特性。局域的f电子与导带电子发生集体杂化,导致重电子、磁有序和非常规超导等奇异量子特性。由于实验数据的缺乏,目前对锕系材料5f电子的局域-巡游转变、磁转变过程中能带...

对重费米子化合物,f电子表现出依赖于温度变化的局域和巡游双重特性。局域的f电子与导带电子发生集体杂化,导致重电子、磁有序和非常规超导等奇异量子特性。由于实验数据的缺乏,目前对锕系材料5f电子的局域-巡游转变、磁转变过程中能带结构的演变一直没有得到充分的揭示。

关键词：

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镱原子极化率与魔幻波长的理论研究

镱原子极化率与魔幻波长的理论研究

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第十九届全国原子与分子物理学术会议

作者：唐志明于艳梅李冀光董晨钟西北师范大学物理与电子工程学院甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室兰州730070 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室北京100190 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室北京100190 北京应用物理与计算数学研究所高能量密度物性数据中心北京100088 西北师范大学物理与电子工程学院甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室兰州730070

利用基于组态相互作用(CI)与多体微扰理论(MBPT)方法的CI-MBPT原子结构计算程序包，详细计算了镱原子的能级结构和电偶极约化矩阵元，并得到了基态6s2 1S0和低激发态6s6p 3P0、6s6p 3P1的电偶极极化率及与外加电磁场频率相关的动力学极...

利用基于组态相互作用(CI)与多体微扰理论(MBPT)方法的CI-MBPT原子结构计算程序包，详细计算了镱原子的能级结构和电偶极约化矩阵元，并得到了基态6s2 1S0和低激发态6s6p 3P0、6s6p 3P1的电偶极极化率及与外加电磁场频率相关的动力学极化率曲线图。

关键词：

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中子输运方程误差估计及自适应计算

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计算数学 2015年第3期37卷 264-272页

作者：刘会坡北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100094

本文研究了全离散方法求解二维中子输运方程的有限元自适应算法,角度变量用离散纵坐标方法展开,空间变量用间断元方法求解.基于间断元方法给出了空间离散的残量型后验误差估计.在后验误差估计的基础上,我们设计了自适应有限元算法.由残... 详细信息

本文研究了全离散方法求解二维中子输运方程的有限元自适应算法,角度变量用离散纵坐标方法展开,空间变量用间断元方法求解.基于间断元方法给出了空间离散的残量型后验误差估计.在后验误差估计的基础上,我们设计了自适应有限元算法.由残量型后验估计可以给出局部加密网格的自适应算法.最后,我们给出了数值算例来验证我们的理论结果.

关键词：中子输运间断有限元后验估计自适应算法

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氮气开关流柱形成过程的理论研究

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物理学报 2015年第20期64卷 288-297页

作者：周前红董志伟简贵胄周海京北京应用物理与计算数学研究所北京100088 高功率微波技术重点实验室绵阳621900 北京微电子技术研究所北京100076

使用蒙特卡罗-粒子模拟方法对氮气开关中的流柱形成过程进行模拟,并结合计算结果对其进行理论分析.发现在流柱击穿发生前(即空间电荷场远小于本底电场),等离子体的电离频率、电子平均能量及其迁移速度等都近似为常数,因此可以解析求解... 详细信息

使用蒙特卡罗-粒子模拟方法对氮气开关中的流柱形成过程进行模拟,并结合计算结果对其进行理论分析.发现在流柱击穿发生前(即空间电荷场远小于本底电场),等离子体的电离频率、电子平均能量及其迁移速度等都近似为常数,因此可以解析求解电子数密度方程对等离子体的演化行为进行分析.在击穿发生后,随机碰撞过程会破坏初始等离子体区域分布的对称性,并出现分叉的等离子体区域结构.在放电过程中,随着等离子体密度增加,其内部基本保持电中性且电场不断减小,靠近阴阳极两端电荷分离产生的净电荷密度不断增加,场强也不断增加,且靠近阳极端的电荷密度(绝对值)和场强都大于阴极端.通过改变极板间电压发现,平均电子能量随极板间场强增加而增加,电子迁移速度随着场强近似线性增加,电离频率随场强的变化快慢介于E^4与E^5之间.

关键词：氮气气体开关流柱击穿蒙特卡罗-粒子模拟

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守恒型扩散方程非线性离散格式的性质分析和快速求解

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计算数学 2015年第3期37卷 227-246页

作者：崔霞岳晶岩北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

对于守恒型扩散方程,研究其二阶时间精度非线性全隐有限差分离散格式的性质,证明了其解的存在唯一性.研究了二阶时间精度的Picard-Newton迭代格式,证明了迭代解对原问题真解的二阶时间和空间收敛性,以及对非线性离散解的二次收敛速度,... 详细信息

对于守恒型扩散方程,研究其二阶时间精度非线性全隐有限差分离散格式的性质,证明了其解的存在唯一性.研究了二阶时间精度的Picard-Newton迭代格式,证明了迭代解对原问题真解的二阶时间和空间收敛性,以及对非线性离散解的二次收敛速度,实现了非线性问题的快速求解.本文中方法也适用于一阶时间精度格式的分析,并可推广至对流扩散问题.数值实验验证了二阶时间精度Picard-Newton迭代格式的高精度和高效率.

关键词：守恒型扩散方程非线性全隐离散格式二阶时间精度存在唯一性迭代加速

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多边形网格上扩散方程新的单调格式

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计算数学 2015年第3期37卷 316-336页

作者：岳晶岩袁光伟盛志强北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

本文在星形多边形网格上,构造了扩散方程新的单调有限体积格式.该格式与现有的基于非线性两点流的单调格式的主要区别是,在网格边的法向流离散模板中包含当前边上的点,在推导离散法向流的表达式时采用了定义于当前边上的辅助未知量,这... 详细信息

本文在星形多边形网格上,构造了扩散方程新的单调有限体积格式.该格式与现有的基于非线性两点流的单调格式的主要区别是,在网格边的法向流离散模板中包含当前边上的点,在推导离散法向流的表达式时采用了定义于当前边上的辅助未知量,这样既可适应网格几何大变形,同时又兼顾了当前网格边上物理量的变化.在光滑解情形证明了离散法向流的相容性对于具有强各向异性、非均匀张量扩散系数的扩散方程,证明了新格式是单调的,即格式可以保持解析解的正性.数值结果表明在扭曲网格上,所构造的格式是局部守恒和保正的,对光滑解有高于一阶的精度,并且,针对非平衡辐射限流扩散问题,数值结果验证了新格式在计算效率和守恒精度上优于九点格式.

关键词：扩散方程有限体积格式单调多边形网格

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