检索结果-内蒙古大学图书馆

激光与光电子学进展 2023年第18期60卷 157-162页

作者：蔡家轩解研于洋王迎新陈猛赵自然白鹏杨宁楚卫东北京应用物理与计算数学研究所北京100088 清华大学工程物理系北京100084 危爆物品探测技术国家工程研究中心北京100084

太赫兹波在生物学和危爆物检测等领域有广泛的应用前景,但其在成像上会受到探测器灵敏度的限制.搭建一套基于太赫兹量子级联激光器的自混合相干成像系统,将全息成像技术与自混合干涉测量相结合,实现太赫兹波段的大景深成像.利用自混合... 详细信息

太赫兹波在生物学和危爆物检测等领域有广泛的应用前景,但其在成像上会受到探测器灵敏度的限制.搭建一套基于太赫兹量子级联激光器的自混合相干成像系统,将全息成像技术与自混合干涉测量相结合,实现太赫兹波段的大景深成像.利用自混合收发一体的特性,在不同偏焦程度下,对分辨率板上每毫米2个线对的区域进行二维成像,在偏焦56倍波长条件下得到与焦平面处相同的图像对比度.

关键词：自混合探测太赫兹成像全息技术量子级联激光器景深扩展

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氮气火花开关击穿机制的理论和数值研究

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物理学报 2021年第1期70卷 319-328页

作者：孙强周前红宋萌萌杨薇董烨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研究生院北京100088

三电极气体火花开关带有触发极,相比两电极开关,其开关导通的可控性较高,工作电压较低且抖动小,所以气体火花开关中三电极开关的应用较为广泛.本文针对大气压氮气环境下的两电极开关和三电极开关的击穿机制进行了理论与数值模拟研究.通... 详细信息

三电极气体火花开关带有触发极,相比两电极开关,其开关导通的可控性较高,工作电压较低且抖动小,所以气体火花开关中三电极开关的应用较为广泛.本文针对大气压氮气环境下的两电极开关和三电极开关的击穿机制进行了理论与数值模拟研究.通过理论和数值计算发现,对于平板-平板的两电极开关来说,低电压下(小于6.3 kV)无法产生流注击穿,高电压下(大于6.3 kV)会先形成由阴极到阳极的负流注,然后再形成由阳极向阴极的正流注.而在三电极开关的击穿过程中,首先会在触发极和绝缘体之间发生击穿,然后这个通道不断向阴阳极扩展,最终形成阴阳极之间的电弧通道.在本文的计算工况下,如果需要阴极-触发极、阳极-触发极同时击穿的话,其阴极-触发极之间的外加电压需要大于1.18 kV,而阳极-触发极之间的外加电压需要大于3 kV.当考虑触发极的场致发射后,该击穿阈值可以显著降低.

关键词：气体火花开关流注击穿触发极氮气

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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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电子散射和能量分配方式对电子输运系数的影响

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物理学报 2021年第13期70卷 212-221页

作者：宋萌萌周前红孙强张含天杨薇董烨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研究生院北京100088

电子输运系数是确保低温等离子体建模准确性的关键因素,通过模拟电子的输运过程可对其数值求解.在模拟电子输运时,电子和中性粒子碰撞后的散射和能量分配方式有多种处理方法.为了研究不同处理方法对电子输运系数的影响,本文基于蒙特卡... 详细信息

电子输运系数是确保低温等离子体建模准确性的关键因素,通过模拟电子的输运过程可对其数值求解.在模拟电子输运时,电子和中性粒子碰撞后的散射和能量分配方式有多种处理方法.为了研究不同处理方法对电子输运系数的影响,本文基于蒙特卡罗碰撞方法,建立了电子输运系数的计算模型,模拟约化电场10-1000 Td(1 Td=10^(-21) V·m^(2))氢原子气中的电子输运过程.计算结果表明,各向同性假设对电子输运系数的影响随电场强度增加而增加,但即使对于较低的约化电场(10 Td),各向异性散射假设下电子的平均能量、通量迁移率和通量扩散系数也分别比各向同性假设下的值高38.34%,17.38%和119.18%.不同的能量分配方式对中高电场强度下(>200 Td)的电子输运系数影响较为显著.在高电场时,均分法计算得出的电子平均能量、通量迁移率和通量扩散系数均小于零分法对应的值,汤森电离系数则相反.Opal法得出的电子输运系数介于均分法和零分法之间.此外,考虑各向异性散射时,不同能量分配方式对输运系数的影响高于各向同性.本研究表明,在计算电子输运系数时需要考虑各向异性的电子散射,高电场条件下尤其要注意能量分配方式的选择.

关键词：电子散射能量分配电子输运系数蒙特卡罗碰撞

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通用五方程模型的一种满足物理约束的界面压缩方法

通用五方程模型的一种满足物理约束的界面压缩方法

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：何志伟北京应用物理与计算数学研究所

我们新提出的通用五方程模型是一个包含分配系数的模型框架。这个框架可以复现文献已有的两个五方程模型,还可以给出一些新的五方程模型,从而解决文献已有的两个模型存在的问题。但是上述模型在应用到可压缩多介质流动问题的数值模拟中... 详细信息

我们新提出的通用五方程模型是一个包含分配系数的模型框架。这个框架可以复现文献已有的两个五方程模型,还可以给出一些新的五方程模型,从而解决文献已有的两个模型存在的问题。但是上述模型在应用到可压缩多介质流动问题的数值模拟中时,仍然会遇到界面弥散变宽问题(数值耗散导致界面被抹平)。本文基于通用五方程模型框架,理论上推导了保持界面不可溶性质的一般性物理约束。在此工作的基础上,我们设计了一种满足物理约束的界面压缩方案,并结合前期提出的锐利度自适应格式,具体构造了一种界面压缩方法。数值界面表明:新提出的满足物理约束的界面压缩方法可以显著提升界面模拟的分辨率,有效减轻/控制了界面的弥散变宽。此外,新方法不但严格守恒,还能有效降低绝对误差,提升收敛精度。

关键词：通用五方程模型物理约束不可溶条件界面压缩

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弹塑性固体与可压缩流体耦合问题的守恒型数值算法

弹塑性固体与可压缩流体耦合问题的守恒型数值算法

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：李翔马东军王裴北京应用物理与计算数学研究所

工程物理研究中经常出现极端条件下的弹塑性固体与可压缩流体的耦合问题。本文基于上述问题和工况,发展了一种质量守恒型流固耦合算法。该算法基于Coupled Lagrangian-Eulerian(CEL)框架,固体部分采用拉式有限元方法,流体部分采用欧式方... 详细信息

工程物理研究中经常出现极端条件下的弹塑性固体与可压缩流体的耦合问题。本文基于上述问题和工况,发展了一种质量守恒型流固耦合算法。该算法基于Coupled Lagrangian-Eulerian(CEL)框架,固体部分采用拉式有限元方法,流体部分采用欧式方法,流固耦合算法为交替Schwartz迭代。为保证模拟过程中的流体区域质量守恒,欧拉模拟采用切割网格(Cut-Cell)方法。工程计算中,随着强激波与弹塑性固体的相互作用,流固分界面往往有着复杂的几何形状,而物理规律研究需求复杂分界面附近的精细流场刻画结果。因此,区别于经典的基于level-set方法的切割网格方法,本方法可精确追踪任意形状的流固分界面。为准确模拟激波与分界面的相互作用,流固界面上的通量等计算基于逐条边法向上的局部黎曼问题。另一方面,切割网格方法中小面积/小体积单元的引入可能导致数值计算不稳定,而极端高温高压工况放大了这一固有缺陷,对算法的稳定性保持提出了新的挑战。本文通过采用守恒物理量耦合,守恒物理量融合及边界物理量找回等一系列方法,使得算法在极端工况下仍能保持稳定。切割网格方法的空间离散基于维度分裂框架。理论分析证明,该算法可以严格保持计算中的质量守恒性。一系列测试问题的数值计算结果表明,该算法可以高效、精确计算弹塑性固体与可压缩流体的耦合问题,且气区质量相对误差可以始终保持在机器精度附近。

关键词：弹塑性流流固耦合切割网格方法质量守恒

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扩散方程的Picard与迎风型Newton自适应组合迭代算法

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中国科学:数学 2025年第6期 1159-1174页

作者：袁光伟杭旭登北京应用物理与计算数学研究所

Picard迭代与Newton迭代是求解非线性扩散方程常用的非线性迭代方法.将非线性扩散方程先进行Newton线性化,形成一个线性对流扩散方程,再将其扩散项进行中心型离散,对流项进行迎风离散,即可得到所谓的迎风型Newton迭代方法.本文的一个创... 详细信息

Picard迭代与Newton迭代是求解非线性扩散方程常用的非线性迭代方法.将非线性扩散方程先进行Newton线性化,形成一个线性对流扩散方程,再将其扩散项进行中心型离散,对流项进行迎风离散,即可得到所谓的迎风型Newton迭代方法.本文的一个创新点是,给出Picard与迎风型Newton自适应组合的迭代算法.该算法初始采用大范围整体收敛的Picard迭代,而在局部依据每条网格单元边上迭代变差的大小,实现Picard迭代与迎风型Newton迭代之间自动切换,避免了传统的线搜索等耗时且复杂的技术.本文的另一个创新点是,证明迎风型Newton迭代方法的收敛性.其中一个有意义的推论是,如果某一步迭代解具有一阶精度,则迎风型Newton迭代给出的下一步迭代解即可达到二阶精度.数值算例验证了新的自适应组合迭代算法兼顾高效和健壮,与常用的Picard迭代和Newton迭代算法相比,新算法在计算速度上也具有明显的优势.

关键词：自适应组合迭代算法 Picard迭代迎风Newton迭代非线性扩散方程

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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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面向激光交战的通用仿真平台

面向激光交战的通用仿真平台

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第三十六届中国仿真大会

作者：谢晓钢张飞舟张玉双罗文苏华北京应用物理与计算数学研究所

在激光交战仿真研究中,存在对多种类型的激光系统与多种目标进行交战仿真的需求。对自主研发的激光系统组件化仿真平台EasyLaser进行功能升级,改造平台架构和仿真引擎,新增交战想定编辑、态势显示、结果评估、仿真推演等模块,基于组件... 详细信息

在激光交战仿真研究中,存在对多种类型的激光系统与多种目标进行交战仿真的需求。对自主研发的激光系统组件化仿真平台EasyLaser进行功能升级,改造平台架构和仿真引擎,新增交战想定编辑、态势显示、结果评估、仿真推演等模块,基于组件化建模规范设计并研制激光交战级仿真模型组件库,使其具备多平台多目标的激光交战仿真能力。通过仿真示例表明,升级后的仿真平台在进行激光交战仿真评估时,具备灵活搭建想定、快速仿真运行、直观可视化结果的特点。

关键词：激光交战组件化仿真仿真平台想定编辑 EasyLaser

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强飞秒激光脉冲的水下传输特性及调控

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计算物理 2025年第1期42卷 38-46页

作者：冯志芳刘丽娜刘勋李维于承新叶地发太原科技大学应用科学学院山西省光场调控与融合应用技术创新中心山西太原030024 北京空间机电研究所北京100094 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

通过数值模拟研究强飞秒激光在水下传输的特性,利用输入脉冲能量、透镜焦距及束腰宽度对其进行调控。结果表明:当系统参数选取合适时,可以通过透镜焦距有效地调控光丝在水下1 m到10 m范围内形成,且传输长度达到米级。随着透镜聚焦能力变... 详细信息

通过数值模拟研究强飞秒激光在水下传输的特性,利用输入脉冲能量、透镜焦距及束腰宽度对其进行调控。结果表明:当系统参数选取合适时,可以通过透镜焦距有效地调控光丝在水下1 m到10 m范围内形成,且传输长度达到米级。随着透镜聚焦能力变弱(如f=10 m),产生的等离子体丝会发生剧烈的振荡,不利于波谱的水下探测,此时通过增加光束的束腰宽度,实现光丝在水下较远目标位置较稳定地传输。通过增加输入功率来平衡海水中杂质对激光能量的衰减效应,实现光丝在水下远距离的传输。

关键词：非线性光学强飞秒激光等离子体光丝衰减系数

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