检索结果-内蒙古大学图书馆

计算物理 2022年第3期39卷 277-285页

作者：胡晓燕范征锋北京应用物理与计算数学研究所北京100088

针对三维球形靶丸内爆高效模拟需求和传统笛卡尔正交网格上辐射加源困难的问题,发展一种多块结构非正交网格生成方法,并基于此种计算网格提出高效的三维扩散格式并行算法,将其应用于辐射流体方程组的求解和三维内爆不对称性的数值模拟,... 详细信息

针对三维球形靶丸内爆高效模拟需求和传统笛卡尔正交网格上辐射加源困难的问题,发展一种多块结构非正交网格生成方法,并基于此种计算网格提出高效的三维扩散格式并行算法,将其应用于辐射流体方程组的求解和三维内爆不对称性的数值模拟,数值结果显示了算法的有效性。并行性能测试显示该算法可扩展到5400个核上,并行效率达到69%。

关键词：多块结构网格扩散方程惯性约束核聚变内爆并行算法

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二次电子发射对系统电磁脉冲的影响

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物理学报 2021年第16期70卷 182-190页

作者：张含天周前红周海京孙强宋萌萌董烨杨薇姚建生北京应用物理与计算数学研究所北京100094

系统电磁脉冲难以有效屏蔽,会显著影响低轨航天器等重要装置和基础设施的性能.为了评估二次电子对系统电磁脉冲的影响,本文基于粒子云网格方法,建立了三维非稳态系统电磁脉冲模型,计算并比较了不同电流密度、金属材料等条件下,两种典型... 详细信息

系统电磁脉冲难以有效屏蔽,会显著影响低轨航天器等重要装置和基础设施的性能.为了评估二次电子对系统电磁脉冲的影响,本文基于粒子云网格方法,建立了三维非稳态系统电磁脉冲模型,计算并比较了不同电流密度、金属材料等条件下,两种典型结构的电磁脉冲响应.结果表明,在计算模型中忽略二次电子发射会使部分位置的峰值电场强度被低估2—3倍,电场响应持续的时间也会被低估10%以上.在各类二次电子中,背散射电子对系统电磁脉冲的影响占主导,而真二次电子的作用约为背散射电子的1/5.二次电子发射对系统电磁脉冲的影响随着系统所用材料原子序数的增高而加大.空间电荷效应较强时,二次电子才会对腔体外系统电磁脉冲产生影响.本研究有助于更好地通过数值模拟来获得具体装置在强辐射环境下的系统电磁脉冲响应.

关键词：二次电子发射系统电磁脉冲光电子全电磁粒子模拟方法

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金属微层裂区气体渗入现象的一种近似理论分析

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物理学报 2021年第9期70卷 367-373页

作者：刘军王裴孙致远张凤国何安民北京应用物理与计算数学研究所北京100094

受高压冲击后金属内激波在金属-气体界面卸载,当金属熔化后形成微层裂现象.微层裂发展到一定程度后,高压气体透过接触面向金属熔化液滴间零压真空缝隙渗透.本文就气体渗入金属微层裂区的现象进行了相关理论分析研究.基于金属液滴的正六... 详细信息

受高压冲击后金属内激波在金属-气体界面卸载,当金属熔化后形成微层裂现象.微层裂发展到一定程度后,高压气体透过接触面向金属熔化液滴间零压真空缝隙渗透.本文就气体渗入金属微层裂区的现象进行了相关理论分析研究.基于金属液滴的正六面体周期性排布,采用准静态和半动态分析方法,近似分析了气体渗入微层裂区的现象,得到了气体渗入通道封闭时间、最大渗入深度、单位面积渗入气体质量等近似公式.由敏感性分析看到,理论分析给出的物理现象变化规律符合该问题中的基本物理认识.

关键词：金属微层裂气体渗入渗入深度渗入质量

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一个快速模拟热稠密非平衡等离子体的碰撞辐射模型

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物理学报 2021年第11期70卷 171-179页

作者：韩小英李凌霄戴振生郑无敌古培俊吴泽清北京应用物理与计算数学研究所北京100094

在实验室和天体等离子体研究中,原子/离子的激发、退激发以及电离、复合过程对等离子体的电离和能量平衡有着重要的影响.在激光等离子体作用的辐射流体模拟中,需要在线计算等离子体的平均离化度和吸收/发射系数.在现有的计算能力下,通... 详细信息

在实验室和天体等离子体研究中,原子/离子的激发、退激发以及电离、复合过程对等离子体的电离和能量平衡有着重要的影响.在激光等离子体作用的辐射流体模拟中,需要在线计算等离子体的平均离化度和吸收/发射系数.在现有的计算能力下,通常采用比较简单的平均原子(average atom, AA)模型进行在线计算.随着实验技术和计算能力的发展,急需发展能够在线计算的细致非平衡原子模型.本文报道了最新发展的多离化度平均离子碰撞辐射模型(multi-average ion collisional-radiative model, MAICRM).该模型用一个平均离子模拟等离子体中某一离化度所有离子的平均轨道占据数和布居,即每个平均离子的轨道占据数为该离化度所有离子的轨道占据数的平均;平均离子的布居等于该离化度离子的布居和.平均离子的轨道占据数和布居通过迭代求解速率方法得到.用该模型计算了Fe, Xe和Au非平衡等离子体的离化度分布,计算结果与细致组态和超组态模型以及实验测量符合,而计算量相对于细致组态/超组态大大降低.预期该方法能与辐射流体程序耦合,实现细致非平衡原子模型的在线计算.

关键词：非平衡等离子体平均离子速率方程辐射流体

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金属材料层裂再压实的模拟研究

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爆炸与冲击 2022年第3期42卷 10-21页

作者：刘军孙致远张凤国王裴北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京大学应用物理与技术研究中心北京100871

激波在自由面卸载后金属内部经常出现层裂现象。若金属内层裂区再次受到冲击加载,则处于拉伸稀疏状态下的金属会逐渐被再次压实为密实介质,直至层裂区消失、再压实过程完成。由于金属层裂区初始拉伸状态的复杂性及再压实后物质状态的不... 详细信息

激波在自由面卸载后金属内部经常出现层裂现象。若金属内层裂区再次受到冲击加载,则处于拉伸稀疏状态下的金属会逐渐被再次压实为密实介质,直至层裂区消失、再压实过程完成。由于金属层裂区初始拉伸状态的复杂性及再压实后物质状态的不确定性,复杂加载情况下宏观模拟该问题的可靠性验证存在困难。目前,在实验诊断难以准确给出金属层裂区进入再压实过程的初始状态及再压实状态的情况下,具有层裂区内部细节描述能力的直接数值模拟成为了验证宏观模拟可靠性的一种有效手段。首先,在直接数值模拟建模中将金属层裂区初始拉伸状态建模为仅含层裂片、仅含孔洞、同时含有孔洞与层裂片3类情况。然后,通过不同孔隙度、再压实速率、层裂片数及孔洞数下的直接数值模拟,统计得到了对应工况下金属层裂区的再压实状态。最后,在保证直接模拟与宏观模拟具有良好可比性的情况下,对层裂再压实过程进行了宏观建模及模拟分析。分析认为:在宏观网格断裂后处理算法使用全应力置零和温度不变的情况下,宏观模拟能够较好地模拟稀疏区内含层裂片情况下的金属层裂再压实过程及再压实状态;若金属层裂区内部以仅含孔洞的初始状态进入再压实过程,则无论孔洞塌缩是否形成界面喷射,宏观模拟均无法较好模拟该层裂再压实过程及再压实状态。

关键词：层裂再压实直接模拟宏观模拟界面喷射

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交错网格上基于相交重映的两步欧拉法

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计算物理 2024年

作者：宫翔飞郭少冬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

采用拉氏时间推进加重映到初始网格的方式，在结构化交错欧拉网格上实现了一种新型的两步欧拉法。拉氏时间推进采用预估-校正方法，混合网格的拉氏计算中引入了压力松弛模型。用MOF(Moment of Fluid)重构显式界面，将混合网格剖分为多... 详细信息

采用拉氏时间推进加重映到初始网格的方式，在结构化交错欧拉网格上实现了一种新型的两步欧拉法。拉氏时间推进采用预估-校正方法，混合网格的拉氏计算中引入了压力松弛模型。用MOF(Moment of Fluid)重构显式界面，将混合网格剖分为多个介质多面体，实现了精确的相交重映。考虑到已有拉氏网格与拉氏网格相交算法的低效性，实现了与两步欧拉法更适配的拉氏网格与欧拉网格相交算法。数值模拟结果表明，在欧拉框架下构造显式界面，能够提高欧拉方法对界面的分辨能力，本文构造显式界面进行相交重映的算法具有健壮且高效的特点，在大变形模拟中也可以保持较好的完整性。

关键词：两步欧拉法相交重映多介质交错网格

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多群辐射扩散问题特征驱动的并行AMG法

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计算物理 2024年第1期41卷 87-97页

作者：舒适岳孝强何剑萌徐小文莫则尧湘潭大学数学与计算科学学院湖南湘潭411105 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

对求解多群辐射扩散(MGRD)方程组的大规模离散系统的已有快速算法进行分类,给出相应的综述。基于近年来所设计的关于并行代数多重网格(AMG)方面的工作,形成基于物理量的近似Schur补型与基于物理和代数特征的组合型预条件算法和理论框架... 详细信息

对求解多群辐射扩散(MGRD)方程组的大规模离散系统的已有快速算法进行分类,给出相应的综述。基于近年来所设计的关于并行代数多重网格(AMG)方面的工作,形成基于物理量的近似Schur补型与基于物理和代数特征的组合型预条件算法和理论框架,并对这些工作在该框架下的要素进行了刻画。利用上述框架,设计一种具有基本逼近性和低计算复杂度的近似Schur补型预条件子,并建立相应的谱等价理论;对比数值实验表明:新预条件子具有更好的稳健性和计算效率。最后提出需要进一步解决的若干问题。

关键词：多群辐射扩散方程组特征驱动并行代数多重网格法预条件子近似Schur补

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提高多群截面蒙特卡洛计算效率的方法研究

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计算物理 2024年

作者：王旸李树北京应用物理与计算数学研究所中国工程物理研究院研究生院

确定论方法求解中子输运方程时，需要用精确的中子通量谱估算多群截面，该通量谱可通过蒙卡中子输运过程获知。已有的使用蒙卡方法计算多群截面与散射矩阵的程序MCNPNG（蒙特卡罗多群截面统计分析软件），在计算材料种类多、几何结构复... 详细信息

确定论方法求解中子输运方程时，需要用精确的中子通量谱估算多群截面，该通量谱可通过蒙卡中子输运过程获知。已有的使用蒙卡方法计算多群截面与散射矩阵的程序MCNPNG（蒙特卡罗多群截面统计分析软件），在计算材料种类多、几何结构复杂的模型时时间开销非常大，不利于工程应用。本文首先分析了其原因，并针对性地开展了优化，有效提升了计算效率；然后开展了多群截面与散射矩阵计算的并行方法研究，研制了相应的程序模块，显著降低了运行时间，且在调用数百CPU的情况下仍能保持85%以上的并行效率。最后，通过对OKTAVIAN基准题的计算分析，验证了多群截面与散射矩阵并行计算方法的正确性和高效性。

关键词：多群截面散射矩阵蒙特卡罗方法并行方法

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脉冲源法测量次临界系统裂变衰减特性的理论分析和数值模拟

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计算物理 2022年第3期39卷 261-267页

作者：高屹佘若谷徐琪北京应用物理与计算数学研究所北京100094

针对点堆动力学理论解释脉冲源法测试原理时存在的问题,基于无源中子输运方程分析次临界系统总中子数、泄漏γ射线计数率随时间的变化关系。理论分析表明:脉冲中子源作用结束后(无源条件下),在一定时间范围内,泄漏γ射线计数率和总中子... 详细信息

针对点堆动力学理论解释脉冲源法测试原理时存在的问题,基于无源中子输运方程分析次临界系统总中子数、泄漏γ射线计数率随时间的变化关系。理论分析表明:脉冲中子源作用结束后(无源条件下),在一定时间范围内,泄漏γ射线计数率和总中子数近似成正比,两者随时间变化服从近似指数衰减规律,反映系统本身的裂变衰减特性,可以由总中子数和γ射线计数率求解瞬发中子衰减时间常数。基于蒙特卡罗程序构造类Godiva裸铀球次临界系统,模拟脉冲中子源作用下中子和γ射线输运过程,计算总中子数、泄漏γ射线计数率及两者比值随时间的变化关系,结果与理论分析一致;利用脉冲源法由总中子数、泄漏γ射线计数率计算瞬发中子衰减时间常数α_(0),得到与α-k迭代一致的α_(0)。说明总中子数、泄漏γ射线计数率可以准确反映系统本身的裂变衰减特性。此外,根据理论分析和模拟计算给出脉冲源法可用数据的时间范围,分析泄漏γ射线计数率和总中子数比值的影响因素。

关键词：脉冲源法裂变衰减瞬发中子衰减时间常数次临界系统中子诊断次临界实验

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结合源偏倚和权窗的蒙特卡罗全局减方差方法

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物理学报 2024年第4期73卷 113-118页

作者：张显刘仕倡魏军侠李树王鑫上官丹骅北京应用物理与计算数学研究所北京100094 华北电力大学核科学与工程学院北京102206 中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088

全局计数问题在反应堆pin-by-pin模型蒙特卡罗模拟和多物理耦合计算中动态粒子输运蒙特卡罗模拟等重大研究领域中都有广泛的应用场景.大量的全局减方差算法研究立足于全局计数误差分布的展平,由此提高全局计数的整体效率.本工作针对两... 详细信息

全局计数问题在反应堆pin-by-pin模型蒙特卡罗模拟和多物理耦合计算中动态粒子输运蒙特卡罗模拟等重大研究领域中都有广泛的应用场景.大量的全局减方差算法研究立足于全局计数误差分布的展平,由此提高全局计数的整体效率.本工作针对两种高效全局减方差算法,即均匀计数密度算法(属于源偏倚算法的一种)和权窗算法的结合展开研究,提出利用均匀计数密度算法的偏倚因子调整权窗下限,由此实现两种算法的有机结合.基于Hoogenboom-Martin压水堆全堆基准题中开展了一系列对比测试,验证了混合全局减方差算法更优于单一权窗算法或均匀计数密度算法,尤其是在降低最大误差方面.同时,基于新的指标,验证了均匀计数密度算法较经典的均匀裂变源算法具有更好的表现.研究结果表明,本文提出的混合全局减方差算法能高效求解全局计数问题,进一步促进了相关领域的研究.

关键词：蒙特卡罗方法全局减方差均匀计数密度算法权窗算法

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