检索结果-内蒙古大学图书馆

计算物理 2025年第2期42卷 160-170页

作者：陈周纬宇任翔张飞舟名谷同祥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

采用残差神经网络对来流Ma∞在0.3~0.8范围内球柱型激光转塔模型的稳态流场开展机器学习,建立此范围内任意来流条件下的亚声速/跨声速流场预测,并针对不同视场角下的光束波前畸变评估此模型的预估精度。学习模型可再现转塔流动中的边界... 详细信息

采用残差神经网络对来流Ma∞在0.3~0.8范围内球柱型激光转塔模型的稳态流场开展机器学习,建立此范围内任意来流条件下的亚声速/跨声速流场预测,并针对不同视场角下的光束波前畸变评估此模型的预估精度。学习模型可再现转塔流动中的边界层、流动分离以及分离剪切层等流动特征,尤其包括跨声速流动中的非锚定激波间断现象。基于预测流场计算的不同视场角下的波前分布与根据传统计算流体力学(CFD)模拟流场的结果基本一致。该机器学习方法为工程领域中激光转塔气动光学效应自适应校正提供了策略。

关键词：激光转塔气动光学效应跨声速流动机器学习残差神经网络

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面向电大多尺度模型的大规模并行对称半正定亚网格FDTD算法

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北京理工大学学报 2023年第6期43卷 649-656页

作者：陈晓洁鲍献丰李瀚宇张爱清周海京中国工程物理研究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

针对计算电磁学算法应用于实际工程问题时面临的计算模型电大尺寸多尺度瓶颈,基于自研的高性能并行计算框架JASMIN,通过提出融合h-自适应时间积分算法流程的对称半正定亚网格FDTD算法流程,实现了具备大规模并行能力的亚网格时域有限差分... 详细信息

针对计算电磁学算法应用于实际工程问题时面临的计算模型电大尺寸多尺度瓶颈,基于自研的高性能并行计算框架JASMIN,通过提出融合h-自适应时间积分算法流程的对称半正定亚网格FDTD算法流程,实现了具备大规模并行能力的亚网格时域有限差分(FDTD)算法.该算法保留了FDTD算法高并行可扩展性优势,同时可局部使用细化网格剖分电大尺寸模型精细结构部位,支持粗网格区域和细网格区域分别采用大时间步长和小时间步长进行迭代计算.算例表明,该方法在解决电大多尺度电磁模拟问题时,具有较强的并行可扩展性,同时能够保证数值计算结果的精度和稳定性,与传统的FDTD算法相比,可显著降低内存需求,提高计算效率.

关键词：电大多尺度模型对称半正定亚网格FDTD算法大规模并行

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基于深度学习的扩散方程扩散系数反问题求解

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计算物理 2025年第2期42卷 146-159页

作者：张延庆谷同祥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

物理信息神经网络(PINN)为偏微分方程正反问题数值求解开创了一条具有广阔应用前景的新途径。本文聚焦于扩散方程的扩散系数反演问题。针对固定系数、各向异性系数、空间依赖系数、时空依赖系数以及非线性扩散系数等问题展开了系统研究... 详细信息

物理信息神经网络(PINN)为偏微分方程正反问题数值求解开创了一条具有广阔应用前景的新途径。本文聚焦于扩散方程的扩散系数反演问题。针对固定系数、各向异性系数、空间依赖系数、时空依赖系数以及非线性扩散系数等问题展开了系统研究,提出了求解各类问题所需的网络结构及求解方法。数值实验表明,PINN方法在求解扩散系数反问题时只需较少的数据即可反演出较为精确的未知系数,并在一定噪声水平下表现出较强的稳健性。

关键词：物理信息神经网络微分方程反问题扩散方程数值解

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基于蒙特卡罗程序JMCT模拟计算堆芯物理基准题VERA

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原子能科学技术 2023年第6期57卷 1131-1139页

作者：刘鹏史敦福李瑞付元光邓力中国工程物理研究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

JMCT是基于蒙特卡罗方法的中子输运程序,具有几何建模精细、截面数据准确、物理过程真实等特点,计算结果具有更高的精度。通过开发临界硼浓度搜索、输运-热工-燃耗耦合功能模块,使JMCT具备了堆芯物理计算功能。本文利用JMCT程序对CASL... 详细信息

JMCT是基于蒙特卡罗方法的中子输运程序,具有几何建模精细、截面数据准确、物理过程真实等特点,计算结果具有更高的精度。通过开发临界硼浓度搜索、输运-热工-燃耗耦合功能模块,使JMCT具备了堆芯物理计算功能。本文利用JMCT程序对CASL项目提出的堆芯物理基准题库VERA进行模拟,获得了k_(eff)、控制棒价值、反应性系数等启动物理参数以及硼降曲线等堆芯运行参数。JMCT计算结果与蒙特卡罗程序KENO-Ⅵ以及MC21进行了对比,结果符合良好,证明了JMCT具有堆芯物理计算能力,并具有较高的精度。

关键词：蒙特卡罗 VERA 多物理耦合堆芯物理

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求解接触问题鞍点系统的一类两网格预处理方法

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北京理工大学学报 2025年第3期45卷 248-255页

作者：段晓宇安恒斌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 中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088

在结构力学接触问题的数值模拟中,使用Lagrange乘子法施加接触约束会产生大规模离散鞍点线性方程组.由于鞍点矩阵的不定性,其求解难度较大,针对二维绑定接触问题,提出了一种新型插值方式的两网格预处理方法,其核心思想是对任意光滑算法... 详细信息

在结构力学接触问题的数值模拟中,使用Lagrange乘子法施加接触约束会产生大规模离散鞍点线性方程组.由于鞍点矩阵的不定性,其求解难度较大,针对二维绑定接触问题,提出了一种新型插值方式的两网格预处理方法,其核心思想是对任意光滑算法,在精确求解粗网格系统时实现单次收敛.此外,构造的粗网格算子具有对称正定性,能有效反映接触约束条件.数值实验结果表明,该方法仅需要较少的迭代次数即可收敛,在多种接触模型中表现出较高的计算效率,其计算时间相比于SIMPLE方法最多可减少80%.同时,该方法在不同的接触约束条件下仍保持较强的健壮性,且适用于大规模计算.

关键词：接触力学迭代法线性方程组鞍点系统两网格预处理

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基于冲击Hugoniot关系的爆压性质和不确定度量化

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兵工学报 2024年第5期45卷 1673-1680页

作者：梁霄王瑞利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

精确评估炸药冲击Hugoniot参数的可信区间,有效量化冲击起爆、状态方程等唯象模型的不确定度,提高模型的鲁棒性和可靠性,会极大地降低爆压标定的成本。利用线性回归拟合方法得到冲击Hugoniot参数,采用参数估计法推导出Hugoniot参数的置... 详细信息

精确评估炸药冲击Hugoniot参数的可信区间,有效量化冲击起爆、状态方程等唯象模型的不确定度,提高模型的鲁棒性和可靠性,会极大地降低爆压标定的成本。利用线性回归拟合方法得到冲击Hugoniot参数,采用参数估计法推导出Hugoniot参数的置信区间,使用国内试验数据确认方法的有效性。在合理假设的基础上,结合Chapman-Jouguet理论和冲击Hugoniot关系,导出爆压与装药厚度、冲击波走时、初始密度、Hugoniot斜率和0-压声速之间的函数关系式。分别用对数正态分布和Beta分布表征输入不确定度,通过Rosenblatt变换将输入不确定度转化成相互独立的标准正态分布,使用自适应基函数多项式混沌不确定度传播量化方法,给出了爆压的概率密度函数和置信区间。研究结果表明,爆压与样品厚度、爆轰走时、爆速具有拟单调性,在特殊前提下证实了前人的判断。应用于PBX9502炸药,发现给出的置信区间较宽,与试验专家的先验论断吻合。该研究发展了一套有效量化爆轰不确定度的传播量化方法,为发展可信、强预测能力爆轰模拟软件提供了技术支撑。

关键词：冲击Hugoniot关系不确定度量化爆压 Chapman-Jouguet理论自适应基函数多项式混沌拟单调性

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孔洞增长层裂模型的改进及其在模拟不同加载波形层裂实验结果方面的应用

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爆炸与冲击 2024年第5期44卷 48-53页

作者：张凤国王裴王言金胡建波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流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理全国重点实验室四川绵阳621999

冲击波在靶板自由面反射导致靶板材料内部产生动态拉伸层裂损伤是材料的典型损伤破坏形式之一,材料的初始微结构、冲击加载的强度和应变率、温度等因素直接影响材料内部的损伤演化过程。靶板自由面速度曲线变化间接反映材料内部损伤的... 详细信息

冲击波在靶板自由面反射导致靶板材料内部产生动态拉伸层裂损伤是材料的典型损伤破坏形式之一,材料的初始微结构、冲击加载的强度和应变率、温度等因素直接影响材料内部的损伤演化过程。靶板自由面速度曲线变化间接反映材料内部损伤的演化过程,在层裂损伤物理模型研究方面,目前采用适宜的层裂损伤模型较好地模拟不同冲击加载波形下靶板自由面速度曲线的相关文献很少,主要借助实验手段探讨加载波形与自由面速度曲线变化以及层裂损伤演化过程之间的关联。对于孔洞增长层裂损伤模型,通过解析加载应变率与层裂强度以及损伤模型初始损伤参数之间的相互关系,给出了模型初始损伤参数的计算方法,有效地将损伤模型初始损伤参数与加载应变率关联在一起。该计算方法不仅可以较好地模拟方波、三角波以及泰勒波冲击加载铝材料层裂实验的自由面速度曲线,同时,计算得到的层裂强度和层裂片厚度也与实验结果符合。此外,还进一步分析了靶板内部不同位置的初始损伤、层裂强度的分布与应变率之间的关联,以及其对自由面速度曲线的影响。

关键词：冲击加载波形层裂损伤自由面速度数值分析

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指定流量分配系数的多回流出口边界算法

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航空学报 2023年第5期44卷 93-105页

作者：许开龙刘再刚姜胜利王星张磐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

燃烧室出口处物理量的边界条件处理方法需满足工程设计对出口流量的要求,同时要保证出口回流时的数值稳定性,是工程级燃烧室模拟中重点关注的问题之一。基于流量分配系数发展了一种出口边界处理算法,支持不可压缩流动模拟中指定多个出... 详细信息

燃烧室出口处物理量的边界条件处理方法需满足工程设计对出口流量的要求,同时要保证出口回流时的数值稳定性,是工程级燃烧室模拟中重点关注的问题之一。基于流量分配系数发展了一种出口边界处理算法,支持不可压缩流动模拟中指定多个出口流量分配系数、出口存在回流时的稳定模拟。研究表明,在四面体/六面体网格算例中,该方法可实现出口流量分配系数在0~1.0范围内的稳定模拟,与设定值的最大相对偏差<0.001%。在保持出口流量分配系数不变时,改变计算域出口位置使得流动处于未充分发展、回流或旋流状态,计算结果不受明显影响。将该方法应用于TECFLAM旋流燃烧器冷态流场模拟中,计算域缩减至1/3后模拟仍能稳定收敛,预测值和实验数据保持较高的一致性。相比于使用常规出口边界的方法,该方法支持仿真人员根据需要设置出口流量分配系数和计算域大小,可显著减小数值计算开销。

关键词：自由出口边界流量分配系数回流燃烧室模拟不可压缩流动

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周毓麟先生在计算物理领域的成就与贡献——纪念周毓麟院士百年诞辰

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计算物理 2023年第1期40卷 2-3页

作者：北京应用物理与计算数学研究所北京应用物理与计算数学研究所

2023年2月12日是著名数学家周毓麟院士百年诞辰纪念日,为此北京应用物理与计算数学研究所特在本刊发表文章介绍周先生在计算物理领域的学术成就和贡献,以飨读者。本文从计算物理的视角,重点介绍周先生在计算流体力学和核武器数值模拟等... 详细信息

2023年2月12日是著名数学家周毓麟院士百年诞辰纪念日,为此北京应用物理与计算数学研究所特在本刊发表文章介绍周先生在计算物理领域的学术成就和贡献,以飨读者。本文从计算物理的视角,重点介绍周先生在计算流体力学和核武器数值模拟等方面的研究工作,以表达对周毓麟院士崇高的敬意和深深的怀念。

关键词：计算物理百年诞辰应用物理计算数学计算流体力学著名数学家毓麟纪念周

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高电荷态类硼离子^(2)P_(3/2)—^(2)P_(1/2)跃迁的实验和理论研究进展

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物理学报 2024年第20期73卷 22-35页

作者：刘鑫汶伟强李冀光魏宝仁肖君复旦大学现代物理研究所核物理与离子束应用教育部重点实验室上海200433 中国科学院近代物理研究所兰州730000 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

高电荷态离子(highly charged ion,HCI)的精细结构及辐射跃迁性质的精确测量不仅可以检验基本物理模型,包括:强场量子电动力学(quantum electrodynamics,QED)效应、电子关联效应、相对论效应、原子核效应等,而且能够为天体物理和聚变等... 详细信息

高电荷态离子(highly charged ion,HCI)的精细结构及辐射跃迁性质的精确测量不仅可以检验基本物理模型,包括:强场量子电动力学(quantum electrodynamics,QED)效应、电子关联效应、相对论效应、原子核效应等,而且能够为天体物理和聚变等离子体物理提供关键原子物理参数.相对于研究较多的类氢和类锂离子体系,类硼离子的精细结构禁戒跃迁的相对论效应和QED效应的贡献很大,高精度实验测量与理论计算为进一步检验多电子体系的基本物理模型提供了重要途径.此外,类硼离子也被认为是最佳的高电荷态离子光钟候选体系.本文主要介绍了类硼离子基态^(2)P_(3/2)—^(2)P_(1/2)跃迁的实验和理论研究最新进展,概述了其精细结构和超精细结构的研究现状,并讨论了使用电子束离子阱结合高分辨光谱学实验技术开展类硼离子超精细分裂实验测量的方案,为未来开展类硼离子超精细分裂实验研究并在更高精度上检验QED效应,提取原子核磁化分布半径,检验相关的核结构模型等研究提供了参考.

关键词：高电荷态离子超精细结构量子电动力学高电荷态离子光钟

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