检索结果-内蒙古大学图书馆

强激光与粒子束 2022年第2期34卷 87-92页

作者：朱剑钰黄孟彭玄拓飞李刚中国工程物理研究院战略研究中心北京100088 中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

甲状腺内^(131)I放射性活度与辐射探测结果的比例关系与甲状腺几何尺寸、探测距离等因素相关,是估算甲状腺内^(131)I含量与其可能造成的辐照损伤的关键参数。基于MCPT辐射输运数值模拟算法器库开发了用于开展NaI探测器伽马辐射测量模拟... 详细信息

甲状腺内^(131)I放射性活度与辐射探测结果的比例关系与甲状腺几何尺寸、探测距离等因素相关,是估算甲状腺内^(131)I含量与其可能造成的辐照损伤的关键参数。基于MCPT辐射输运数值模拟算法器库开发了用于开展NaI探测器伽马辐射测量模拟的应用程序,进而建立了多组具有不同容积的甲状腺型容器和不同探测距离的物理模型,最终通过蒙特卡罗数值计算得到了不同测量状态下探测器的探测效率。在甲状腺型容器与探测器距离较远时,数值模拟给出的结果与理论计算结果一致,证明此应用程序可用于定量分析NaI的探测效率。数值模拟结果表明,小距离模型的结果受甲状腺样容器的大小和距离的显著影响,模拟给出的探测效率表为开展深入细致的实验研究奠定了基础。

关键词：辐射输运 MCPT解法器库甲状腺辐射剂量测量 I-131

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基于时间演化响应面模型的JWL状态方程参数标定方法

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山东大学学报（理学版） 2024年第4期59卷 117-126页

作者：梁霄王朔王瑞利陈江涛山东科技大学数学与系统科学学院山东青岛266590 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000

综合试验数据和建模与模拟结果,标定爆轰产物JWL(Jones-Wilkins-Lee)状态方程中的唯象参数,对理解爆轰膨胀驱动过程和评价做功能力至关重要。时间演化代理模型能构建重要参数与系统响应量(system response quantity,SRQ)之间较为简洁的... 详细信息

综合试验数据和建模与模拟结果,标定爆轰产物JWL(Jones-Wilkins-Lee)状态方程中的唯象参数,对理解爆轰膨胀驱动过程和评价做功能力至关重要。时间演化代理模型能构建重要参数与系统响应量(system response quantity,SRQ)之间较为简洁的函数关系,为描述爆轰动力行为和参数标定提供一种快速高精度算法。本文首先利用拉丁超立方抽样(Latin hypercube sampling,LHS)技术对爆轰产物JWL状态方程中的不确定参数进行抽样,选取有效数据并分成两组:第一组进行高分辨率仿真,使用具有自主知识产权爆轰数值软件CFD2D计算得到径向壁位置和径向壁速度,输出结果用于构建不确定JWL参数和SRQ之间的时间演化响应面模型;第二组用于评估时间演化代理模型的精确度。其次,定义代理模型与试验数据之间的残差,进而搜索最小残差获得最优参数。结果表明:将最优参数代入高分辨率模型后导出的SRQ的输出结果和试验数据吻合较好,从而完成了参数标定和模型确认。结果为武器型号设计和装备性能评估提供依据。

关键词：参数标定拉丁超立方抽样时间演化响应面模型法圆筒试验 JWL状态方程

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JFNK方法在S_(N)输运计算中的应用

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计算物理 2021年第4期38卷 381-392页

作者：朱凯博徐龙飞潘流俊沈华韵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北京100094

JFNK(Jacobian-free Newton-Krylov)方法是一种求解非线性方程的高效迭代算法。传统输运计算中的负通量修正与k-特征值迭代使得原本线性的输运计算转变为非线性问题数值求解。为提高非线性输运问题的计算效率,将这两类非线性问题离散成... 详细信息

JFNK(Jacobian-free Newton-Krylov)方法是一种求解非线性方程的高效迭代算法。传统输运计算中的负通量修正与k-特征值迭代使得原本线性的输运计算转变为非线性问题数值求解。为提高非线性输运问题的计算效率,将这两类非线性问题离散成残差形式的非线性方程组,并采用JFNK方法对其进行迭代求解。分析不同约束条件对JFNK方法性能的影响,并将其与NK(Newton-Krylov)方法进行对比。针对JFNK方法的内迭代过程,分析两类子空间方法(GMRES(m)与LGMRES)对整体计算效率的影响。数值结果表明:(1)相比于传统的幂迭代方法,JFNK方法具有更高的计算效率;(2)Jacobian矩阵向量积的差分近似对结果没有影响,且基于物理的约束条件比标准的数学约束更加高效;(3)LGMRES可以充分利用子空间的信息,从而使得JFNK方法整体表现更加高效。

关键词：负通量修正 k-特征值问题非线性输运离散纵标 JFNK方法

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超热电子能量沉积的Fokker-Planck方程模拟

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计算物理 2023年第2期40卷 222-231页

作者：张华李明强彭力何民卿吴思忠周沧涛深圳技术大学先进材料测试技术研究中心广东深圳518118 深圳技术大学工程物理学院广东深圳518118 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

围绕超热电子在高密度等离子体中传输和能量沉积问题,从相对论粒子碰撞基本物理出发,综合考虑相对论库伦碰撞和集体效应下等能量损失过程、背景等离子体电子回流和升温过程,建立超热电子相对论Fokker-Planck混合模型;构造直角-动量球坐... 详细信息

围绕超热电子在高密度等离子体中传输和能量沉积问题,从相对论粒子碰撞基本物理出发,综合考虑相对论库伦碰撞和集体效应下等能量损失过程、背景等离子体电子回流和升温过程,建立超热电子相对论Fokker-Planck混合模型;构造直角-动量球坐标系下Fokker-Planck方程的有限体积算法,通过计算单能电子束在高密度等离子体中能量沉积和磁场产生过程,验证数值模拟程序。针对激光惯性聚变中超热电子的预加热效应,计算超热电子能量为单能和双麦氏分布情形下在靶丸中的能量沉积占比。

关键词：相对论Fokker-Planck方程电子束超热电子能量沉积

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磁瑞利-泰勒不稳定性非线性演化数值模拟

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计算物理 2021年第1期38卷 5-15页

作者：曹启伟肖德龙杨显俊王建国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京100083

基于理想磁流体力学模型,采用5阶WENO有限差分格式结合磁场伪散度清除投影算法,发展二维数值模拟程序,利用线性理论对程序进行检验,在此基础上研究磁瑞利-泰勒(MRT)不稳定性非线性演化物理过程和发展规律。结果表明:垂直于加速度方向磁... 详细信息

基于理想磁流体力学模型,采用5阶WENO有限差分格式结合磁场伪散度清除投影算法,发展二维数值模拟程序,利用线性理论对程序进行检验,在此基础上研究磁瑞利-泰勒(MRT)不稳定性非线性演化物理过程和发展规律。结果表明:垂直于加速度方向磁场在线性和非线性阶段对MRT扰动发展都有较强的制稳作用,而平行于加速度方向磁场在线性阶段对MRT扰动发展影响较小,但在MRT扰动非线性发展阶段会对由于流场变化产生的K-H不稳定性有显著的制稳作用,从而抑制总的扰动发展。在MRT非线性发展过程中,由于波模耦合相互作用,单模演化会产生高次谐波;双模演化会产生除基模和谐波以外的其他波模,其扰动幅度甚至超过基模;多模演化过程中发生逆级联过程,即短波长扰动逐渐向长波长扰动发展。

关键词：磁流体力学 WENO有限差分格式磁瑞利-泰勒不稳定性线性稳定性波模耦合

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一种求解二维辐射流体力学方程组的显隐式格式

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计算物理 2021年第4期38卷 401-417页

作者：房尧立王一中国工程物理研究院研究生院北京100094 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

构造一种求解二维辐射流体力学方程组的有限体积方法。相较于Euler方程组,辐射流体力学方程组的数值格式设计更为困难。不仅辐射压力与辐射能量的强非线性增加了数值计算的难度,而且求解强激波问题也是一大难点。与此同时,物质量以声速... 详细信息

构造一种求解二维辐射流体力学方程组的有限体积方法。相较于Euler方程组,辐射流体力学方程组的数值格式设计更为困难。不仅辐射压力与辐射能量的强非线性增加了数值计算的难度,而且求解强激波问题也是一大难点。与此同时,物质量以声速传播,辐射量以光速传播也增加了该系统求解的难度。为了克服这些难点,我们使用MUSCL-Hancock方法求解模型的双曲部分,利用TR/BDF2的变换格式求解其扩散部分。给出了灰非平衡扩散模型关于时间的渐近分析。最后,通过数值实验展现该格式的表现。

关键词：辐射流体力学 Godunov-type格式 MUSCL Hancock 二维空间维度

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用于腔体内电磁脉冲模拟的三维并行全电磁粒子方法

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强激光与粒子束 2021年第12期33卷 97-102页

作者：孟雪松李光荣赵振国燕朝叙张玲玉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京100088

X射线辐照飞行器等腔体在其内部产生的腔体内电磁脉冲,会干扰其内部电子系统的正常工作,进而影响飞行器的运行和生存。介绍一种三维并行全电磁粒子方法,用于模拟X射线辐照腔体在其内部产生的瞬态电磁脉冲响应。在这一数值方法中,时域有... 详细信息

X射线辐照飞行器等腔体在其内部产生的腔体内电磁脉冲,会干扰其内部电子系统的正常工作,进而影响飞行器的运行和生存。介绍一种三维并行全电磁粒子方法,用于模拟X射线辐照腔体在其内部产生的瞬态电磁脉冲响应。在这一数值方法中,时域有限差分方法和Particle-in-Cell方法用来求解瞬态电磁场的产生和带电粒子运动之间的耦合关系,有效电流分配方法用来计算瞬态电磁场产生的源项。该方法基于JASMIN并行框架实现,可模拟含数亿网格和数亿粒子的三维腔体结构的内电磁脉冲响应,且具备大规模并行的优势。用这一方法来模拟圆柱腔体在X射线辐照下的腔体内电磁脉冲响应,其计算结果与文献结果吻合较好,验证了算法的有效性和正确性。

关键词：系统电磁脉冲腔体内电磁脉冲三维并行全电磁粒子方法 Particle-in-Cell方法

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颗粒密度与半径影响下的多相RMI混合区域宽度极限理论模型及其规律探究

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第10期54卷 56-67页

作者：司英明孟宝清王春田保林陈潜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京101408 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

颗粒参数对多相Richtmyer-Meshkov不稳定性(RMI)混合区宽度演化具有显著影响,但影响规律尚待探究.本文基于界面运动方程,综合颗粒体积分数、半径和气体黏度参数影响,提出无量纲数Sd,表征曳力对流体速度弛豫过程的影响.基于小扰动理论建... 详细信息

颗粒参数对多相Richtmyer-Meshkov不稳定性(RMI)混合区宽度演化具有显著影响,但影响规律尚待探究.本文基于界面运动方程,综合颗粒体积分数、半径和气体黏度参数影响,提出无量纲数Sd,表征曳力对流体速度弛豫过程的影响.基于小扰动理论建立了极限颗粒参数下混合区宽度的增长模型,分析表明颗粒密度与半径组合决定混合区宽度增长形态,在颗粒密度较大时呈指数增长,在半径较大或二者都较大时呈线性增长.进一步分析揭示了颗粒参数变化对混合区域宽度的影响规律,发现增大颗粒半径会促进混合区域宽度增长.数值模拟结果验证了理论模型及Sd数有效性,结果表明经典的Stokes数(St)在预测混合区宽度增长时存在失效情况,St数和Sd数的组合是多相RMI演化的主控无量纲数.

关键词：多相Richtmyer-Meshkov不稳定性颗粒参数混合区域宽度理论模型影响规律

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基于JASMIN平台的复合材料方舱SE快速评估

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强激光与粒子束 2021年第5期33卷 45-52页

作者：钟金逾刘强闫丽萍赵翔孟雪松周海京四川大学电子信息学院成都610065 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

在时域有限差分(FDTD)法中采用亚网格边界条件(SGBC)法对复合材料薄层结构进行建模,可以突破复合材料薄层对空间步长的限制从而大大降低计算成本。基于大规模并行化平台JASMIN实现了SGBCFDTD算法,通过对复合材料薄层结构的自动建模和适... 详细信息

在时域有限差分(FDTD)法中采用亚网格边界条件(SGBC)法对复合材料薄层结构进行建模,可以突破复合材料薄层对空间步长的限制从而大大降低计算成本。基于大规模并行化平台JASMIN实现了SGBCFDTD算法,通过对复合材料薄层结构的自动建模和适配,实现对复合材料薄层的快速并行化处理。利用所开发的并行SGBC-FDTD算法计算分析了含不同电磁特性复合材料薄层方舱在0.1~1.0 GHz内的电磁屏蔽效能,结果表明采用并行SGBC-FDTD算法的计算结果与全波分析软件计算结果吻合完好,且计算效率显著提升。

关键词：并行化复合材料亚网格边界条件法时域有限差分法屏蔽效能

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面向复杂几何模型的多级并行四面体网格生成算法

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国防科技大学学报 2021年第2期43卷 33-39页

作者：徐权刘田田冷珏琳杨洋郑澎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计算机应用研究所四川绵阳621900

高性能计算机的快速发展为数值模拟提供了必需的硬件环境,数值模拟领域对网格的需求已高达数十亿到数百亿量级,而网格生成作为数值模拟的重要一环,其发展则相对滞后,很难满足并行数值模拟求解器对大规模网格的需求。本文面向复杂几何模... 详细信息

高性能计算机的快速发展为数值模拟提供了必需的硬件环境,数值模拟领域对网格的需求已高达数十亿到数百亿量级,而网格生成作为数值模拟的重要一环,其发展则相对滞后,很难满足并行数值模拟求解器对大规模网格的需求。本文面向复杂几何模型提出一种多级并行四面体网格生成算法,该算法首先基于模型的几何特征建立网格的尺寸场,并基于尺寸场和几何实体间的邻接关系对几何实体进行分组,将分组后的几何实体分配到不同的计算节点,在计算节点间采用前沿推进法实现三角形面网格的并行生成,然后在计算节点内对三角形面网格进行二级区域分解,将分解后的子网格分配到各进程中,最后在进程内采用多线程并行方法实现四面体网格的并行生成。通过实际应用三峡大坝模型进行验证,该算法具有良好的并行效率和可扩展性,可以在数千处理器核上实现十亿规模高质量四面体网格的并行生成。

关键词：网格生成区域分解四面体网格并行计算

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