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物理学报 2020年第11期69卷 197-204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

金属Ce在室温条件下当压力达到约0.7 GPa时会发生一阶相变,体积突变减小14%-17%,相变前后两相分别为γ-Ce和α-Ce,均为面心立方结构.实验中发现冲击波在Ce中传播,其波形存在明显的多波结构依次为γ-Ce弹性前驱波、γ-Ce塑性波、γ-Ce→... 详细信息

金属Ce在室温条件下当压力达到约0.7 GPa时会发生一阶相变,体积突变减小14%-17%,相变前后两相分别为γ-Ce和α-Ce,均为面心立方结构.实验中发现冲击波在Ce中传播,其波形存在明显的多波结构依次为γ-Ce弹性前驱波、γ-Ce塑性波、γ-Ce→α-Ce相变波.基于新发展的金属Ce的嵌入原子势,对单晶Ce的冲击相变行为进行了分子动力学模拟.模拟结果表明,在一定强度下,单晶Ce中的冲击波阵面分裂为多波结构,波形结构与加载晶向明显相关:在[001]和[011]晶向加载下表现为双波结构,依次为前驱波和相变波;在[111]晶向加载下波阵面分裂为弹性前驱波、γ-Ce塑性波、γ→α相变波,与已有的实验观察相一致.冲击波速的Hugoniot关系在低强度加载下与实验符合得较好.同时在此冲击相变过程中,应力偏量对相变起促进作用,相较于静水压加载,冲击加载的相变压力条件更低一些.

关键词：冲击相变同构相变分子动力学铈

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扩散方程九点格式的保正性与极值性

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数值计算与计算机应用 2021年第2期42卷 134-145页

作者：袁光伟北京应用物理与计算数学研究所北京100094

针对任意四边形网格上扩散方程已有的九点格式,引入适当的限制器进行改写,证明了所得到的非线性格式具有强保正性,且该非线性格式的解若存在的话即为九点格式的一个正的解.并进一步讨论了保持离散强极值原理的格式.

关键词：扩散方程九点格式非线性格式强极值原理限制器

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高Z烧蚀等离子体的运动规律研究

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物理学报 2019年第18期68卷 162-171页

作者：刘仲恒孟广为赵英奎北京应用物理与计算数学研究所

填充低密度低Z物质的黑腔孔隙漏光是一类典型的高Z烧蚀等离子体在烧蚀及压力动态平衡下的运动问题.本文利用简化的一维平面模型模拟了孔隙侧壁烧蚀金等离子体在CH泡沫约束作用下的运动行为,展示了轻重物质界面在物质压和辐射压共同作用... 详细信息

填充低密度低Z物质的黑腔孔隙漏光是一类典型的高Z烧蚀等离子体在烧蚀及压力动态平衡下的运动问题.本文利用简化的一维平面模型模拟了孔隙侧壁烧蚀金等离子体在CH泡沫约束作用下的运动行为,展示了轻重物质界面在物质压和辐射压共同作用下运动的物理图象.提出金等离子体从扩张到折返的过程对应于孔隙从收缩到打开的过程,并给出折返时间和折返距离的解析方程,以及二者的峰值温度三次方与CH密度成正比的规律,同时表明在CH密度的较大变化范围内,金等离子体的烧蚀标度指数不变.利用改造的一维MULTI程序数值模拟的结果验证了解析理论的主要结论.本文给出了可在较宽的温度密度范围内计算高Z等离子体做折返运动的理论公式.

关键词：高Z等离子体烧蚀压约束烧蚀低Z泡沫

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热辐射输运问题的高效蒙特卡罗模拟方法

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物理学报 2020年第2期69卷 321-329页

作者：许育培李树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

惯性约束聚变研究中,热辐射光子在介质中的输运以及热辐射光子与介质的相互作用是重要研究课题,蒙特卡罗方法是该类问题的重要研究手段之一.隐式蒙特卡罗方法虽然能正确地模拟热辐射在介质中的输运过程,但当模拟重介质(材料的吸收系数大... 详细信息

惯性约束聚变研究中,热辐射光子在介质中的输运以及热辐射光子与介质的相互作用是重要研究课题,蒙特卡罗方法是该类问题的重要研究手段之一.隐式蒙特卡罗方法虽然能正确地模拟热辐射在介质中的输运过程,但当模拟重介质(材料的吸收系数大)问题时,该方法花费的计算时间将变得很长,导致模拟效率很低.本文以离散扩散蒙特卡罗方法为基础,开发了"离散扩散蒙特卡罗方法辐射输运模拟程序",可以较好地解决重介质区的计算效率问题,但是离散扩散蒙卡罗方法在模拟轻介质区时精度不够高.辐射输运问题中通常既有轻介质也有重介质,为了能同时解决蒙特卡罗方法模拟的效率和精度问题,本文研究了离散扩散蒙特卡罗方法与隐式蒙特卡罗方法相结合的模拟方法,并提出了新的扩散区与输运区界面处理方法,研制了混合蒙特卡罗方法的辐射输运模拟程序.典型辐射输运问题模拟显示:在模拟重介质问题时,该程序能大幅缩短模拟时间,且能取得与隐式蒙特卡罗方法一致的结果;在模拟轻重介质均存在的问题时,与隐式蒙特卡罗方法相比,混合蒙特卡罗方法的模拟精度与其相当且计算效率同样能够得到显著提升.

关键词：热辐射输运隐式蒙特卡罗离散扩散蒙特卡罗界面处理方法

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界面不稳定性诱导的湍流混合模型研究

界面不稳定性诱导的湍流混合模型研究

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中国力学大会-2021+1

作者：肖梦娟张又升田保林北京应用物理与计算数学研究所北京大学应用物理与技术研究中心

简介Introduction 界面不稳定性例如Rayleigh-Taylor(RT),Richtmyer-Meshkov(RM)以及KelvinHelmholtz(KH),诱导发生的湍流混合过程广泛存在于自然现象(例如超新星爆发)及工程应用(例如惯性约束聚变,ICF)中。考虑到实际工程问题都具有较... 详细信息

简介Introduction 界面不稳定性例如Rayleigh-Taylor(RT),Richtmyer-Meshkov(RM)以及KelvinHelmholtz(KH),诱导发生的湍流混合过程广泛存在于自然现象(例如超新星爆发)及工程应用(例如惯性约束聚变,ICF)中。考虑到实际工程问题都具有较大的雷诺数及足够长的演化时间,给出统计平均场的雷诺平均方法(RANS)对其进行刻画是现在工程应用最为可行的选择。本文基于两方程K-L湍流混合模型,从模型封闭形式及模型参数确

关键词：湍流混合改进模型混合流动倾斜界面物理条件界面不稳定性混合问题模型研究

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高性能宽谱上转换成像发光二极管性能优化

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太赫兹科学与电子信息学报 2024年第10期22卷 1094-1103页

作者：韩尚杰王屹王汉斌杨宁楚卫东白鹏北京应用物理与计算数学研究所北京100088 北京邮电大学理学院北京102206 中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621999 计算物理全国重点实验室北京100088

高性能宽谱上转换成像器件在医疗、食品安全、无损检测和国家安全等领域中发挥着重要作用,但现有半导体上转换器件因探测范围窄、上转换效率低而受到限制。为实现更宽谱和高效的上转换,本文通过优化LED结构,显著提升了棘轮上转换器件的... 详细信息

高性能宽谱上转换成像器件在医疗、食品安全、无损检测和国家安全等领域中发挥着重要作用,但现有半导体上转换器件因探测范围窄、上转换效率低而受到限制。为实现更宽谱和高效的上转换,本文通过优化LED结构,显著提升了棘轮上转换器件的性能。改进后的LED发光效率提升了2个数量级,μA量级的驱动电流下即可开启发光,发光光谱更接近规则洛伦兹线型,器件整体面发光均匀性也显著提升。研究明确了性能优化原则,并为未来上转换器件的改进提供了参考方向。

关键词：上转换成像 THz探测宽谱探测 LED发光棘轮探测器上转换效率

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模型降阶方法在Boltzmann模型方程统一算法中的应用研究

模型降阶方法在Boltzmann模型方程统一算法中的应用研究

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：胡文强黄乾旻李旭东王余北京航天长征飞行器研究所中物院高性能数值模拟软件中心北京应用物理与计算数学研究所

随着适应不同需求的空天飞行器研制的发展,跨越从连续流到高稀薄自由分子流各个流域的飞行器会遇到各种复杂的跨流域气动问题。不同流域的气体性质差别很大,尤其是近连续滑移过渡流区,在实验技术、数值模拟手段和理论描述方面都是难于... 详细信息

随着适应不同需求的空天飞行器研制的发展,跨越从连续流到高稀薄自由分子流各个流域的飞行器会遇到各种复杂的跨流域气动问题。不同流域的气体性质差别很大,尤其是近连续滑移过渡流区,在实验技术、数值模拟手段和理论描述方面都是难于处理的。基于Boltzmann模型方程的气体动理论统一算法,将不同流域流态控制参数、宏观流动物理量、气体黏性输运特性、热力学效应及气体分子相互作用规则和分子模型用统一表达式联系起来,结合离散速度坐标法和各种多重积分方法,已成功用于跨流域各类复杂外形高速飞行器气动力/热问题研究中。由于速度分布函数是关于速度空间与物理空间的多维函数,传统处理方法中对整个流场区域采用统一的离散速度空间,会随着来流马赫数增加而扩大,对计算机存储资源和计算量提出了挑战。为减小离散速度分布函数的计算机存储资源消耗和提高计算效率,本文发展了一种适用于Boltzmann模型方程统一算法的模型降阶方法:通过应用本征正交分解方法对基于宏观流体力学计算得到的流场信息重构的近似速度分布函数进行预处理分析,引入离散经验插值法对离散速度空间进行处理,建立了从少量特征离散速度坐标点上分布函数信息到整个离散速度空间信息的映射关系,因而可以在保证一定计算精度的前提下大大减小了计算机存储资源和计算量。数值验证结果表明,本文发展的模型降阶方法在全流域计算中具有良好性能,能够提高计算效率,为后续研究跨流域高速绕流等有强扰动激波、稀薄非平衡效应明显的流动问题提供了高效且准确的工具。

关键词：模型降阶方法 Boltzmann模型方程气体动理论统一算法本征正交分解离散经验插值法

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基于神经网络模型的stencil循环最优分块大小预测

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计算机科学 2022年第10期49卷 18-26页

作者：包怡坤张鹏徐小文莫则尧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京100088 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 中国工程物理研究院四川绵阳621900

stencil循环是科学与工程计算应用中最主要的计算核心之一。循环分块技术可有效改善stencil循环的数据局部性,提高计算并行度。分块的大小选择对stencil循环的性能影响很大,传统的分块大小选择方法通常在时间开销、人工成本、分块选择... 详细信息

stencil循环是科学与工程计算应用中最主要的计算核心之一。循环分块技术可有效改善stencil循环的数据局部性,提高计算并行度。分块的大小选择对stencil循环的性能影响很大,传统的分块大小选择方法通常在时间开销、人工成本、分块选择精度等方面存在短板,实用性较差。文中提出了一种基于人工神经网络的分块大小选择方法,用于预测三维Jacobi型stencil循环程序的最优分块。对来源于实际数值模拟软件中的11个stencil循环进行最优分块预测,实验结果显示,在单核串行和多核并行两种场景下,程序使用模型预测分块相比不分块的性能提升分别为2%和35%,与网格搜索方法的分块性能相当,但在线预测时间开销仅约为后者的1/30 000。此外,相比基于静态分析的Turbo-tiling方法,预测最优分块的实测性能平均提升了约9%。

关键词： stencil计算循环分块技术机器学习人工神经网络

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椭偏光场下锂原子共振激发过程的研究

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光学学报 2024年

作者：齐昕郭丽易小鹏胡师林陈京上海师范大学数理学院中国工程物理研究院北京应用物理与计算数学研究所汕头大学理学院物理系中国科学技术大学物理学院合肥维尺度物质科学国家研究中心深圳技术大学工程物理学院深圳市超强激光与先进材料技术重点实验室

本文基于散射矩阵理论建立了在强激光场的作用下电子从基态直接跃迁到里德堡态的量子理论模型。利用该模型计算研究了椭偏光场下锂原子被激发到不同里德堡态的概率随激光场椭偏率的变化。研究发现：当光强较低时，激发过程与微扰理论一... 详细信息

本文基于散射矩阵理论建立了在强激光场的作用下电子从基态直接跃迁到里德堡态的量子理论模型。利用该模型计算研究了椭偏光场下锂原子被激发到不同里德堡态的概率随激光场椭偏率的变化。研究发现：当光强较低时，激发过程与微扰理论一致；但当光强较高时，激光场不仅使里德堡态的能级发生移动，而且对里德堡态的空间相位分布也产生了影响，进而改变了激发率随光场椭偏率的变化曲线。同时，计算也展现出椭偏场多光子激发过程中角动量和磁量子数跃迁选择定则特点：当共振激发过程吸收偶数或者奇数个光子时，初态与里德堡态的轨道角动量量子数（磁量子数）的奇偶性分别一致或者相反。

关键词：场缀饰的里德堡态多光子共振散射矩阵理论

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基于SMP2的联合作战仿真框架研究

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火力与指挥控制 2020年第11期45卷 136-142页

作者：谢晓钢苏华罗文张玉双刘勤勇北京应用物理与计算数学研究所北京100094

针对当前作战仿真框架中模型重用度不高等问题,提出并实现了一套基于模型驱动架构(MDA)和仿真模型可移植性规范(SMP2)的联合作战仿真框架EasyBattle。框架实现了SMP2规范,提供基础模型类库和指令通信模板支持装备建模和模型组件的定制开... 详细信息

针对当前作战仿真框架中模型重用度不高等问题,提出并实现了一套基于模型驱动架构(MDA)和仿真模型可移植性规范(SMP2)的联合作战仿真框架EasyBattle。框架实现了SMP2规范,提供基础模型类库和指令通信模板支持装备建模和模型组件的定制开发,采用多层次嵌套式组合建模支持复杂装备模型的组装和想定编辑,内置调度规则实现模型组件的驱动运行。详细论述了框架的设计思想和实现的关键技术,实际应用表明,框架具备良好的可用性和扩展性。

关键词：作战仿真框架 SMP2 指令通信模型组装模型调度

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