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第十三届全国流体力学学术会议

作者：肖梦娟张又升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北京大学应用物理与技术研究中心

界面不稳定性诱导的湍流混合过程是武器物理、惯性约束聚变等聚变工程问题的典型过程之一,过程中混合转捩阶段及混合形态特征的演化是关系点火成败的关键因素。但涉及的相关机制、依赖关系、判断准则及工程建模研究极其匮乏,是制约当前... 详细信息

界面不稳定性诱导的湍流混合过程是武器物理、惯性约束聚变等聚变工程问题的典型过程之一,过程中混合转捩阶段及混合形态特征的演化是关系点火成败的关键因素。但涉及的相关机制、依赖关系、判断准则及工程建模研究极其匮乏,是制约当前聚变工程问题应用的关键瓶颈。本报告将介绍团队近期在局部转捩准则及建模方面的研究进展,具体包括:基于高精度大涡模拟,系统分析混合转捩形态特征与转捩演化的规律关系;理论推导并构建基于混合形态特征的局部时空转捩准则;基于该转捩准则及团队先前已成熟发展的充分发展湍流混合模型,构建能描述界面失稳、混合转捩至充分发展湍流全过程的转捩模型,为聚变工程问题的应用研究提供有力支撑。

关键词：湍流混合转捩局部转捩准则转捩模型混合形态特征

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A≈40质量区轴对称和三轴形变晕核的预言

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科学通报 2024年

作者：张开元潘琮李璐璐孙向向张时声中国工程物理研究院核物理与化学研究所中子科学与技术全国重点实验室安徽师范大学物理与电子信息学院北京应用物理与计算数学研究所中国科学院大学核科学与技术学院中国科学院理论物理研究所北京航空航天大学物理学院

近40年来,科学家一直致力于探索可能存在晕现象的原子核.迄今,实验上已确认或建议了约20例晕核或候选晕核,其中37Mg是目前已知的最重晕核.随着实验能力的提升, A≈40质量区新晕核的探索已成为可能;同时,可靠的理论预言将提供有意义的参... 详细信息

近40年来,科学家一直致力于探索可能存在晕现象的原子核.迄今,实验上已确认或建议了约20例晕核或候选晕核,其中37Mg是目前已知的最重晕核.随着实验能力的提升, A≈40质量区新晕核的探索已成为可能;同时,可靠的理论预言将提供有意义的参考.相对论密度泛函理论能够统一自洽描述核素图中几乎所有原子核,是研究晕核的重要工具.本文简要回顾形变相对论连续谱Hartree-Bogoliubov (deformed relativistic Hartree-Bogoliubov theory in continuum, DRHBc)理论在描述已知晕核和构建原子核质量表等方面取得的成功,主要介绍DRHBc理论预言形变晕核39Na和42Mg以及新发展的三轴相对论连续谱Hartree-Bogoliubov理论预言三轴形变晕核42Al.

关键词：晕核相对论密度泛函理论轴对称形变三轴形变

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CAP1400数值反应堆系统关键技术研究及示范应用

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原子能科学技术 2022年第2期56卷 213-225页

作者：曹良志邓力杨波刘宙宇刘鹏汤春桃史敦福陈荣华田文喜彭良辉万承辉张旻婉毕光文费敬然许晓北李帆西安交通大学核科学与技术学院陕西西安710049 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 上海核工程研究设计院有限公司上海200233 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

本文系统介绍了"大型先进压水堆及高温气冷堆核电站"国家科技重大专项课题"CAP1400数值反应堆关键技术研究"的主要研究成果。课题首先分别开发了基于确定论方法和蒙特卡罗方法的高保真堆芯物理计算程序,然后开发了p... 详细信息

本文系统介绍了"大型先进压水堆及高温气冷堆核电站"国家科技重大专项课题"CAP1400数值反应堆关键技术研究"的主要研究成果。课题首先分别开发了基于确定论方法和蒙特卡罗方法的高保真堆芯物理计算程序,然后开发了pin-by-pin先进子通道分析程序和基于精细网格的燃料棒性能分析程序,以此为基础建立了物理-热工-燃料性能多物理耦合的CAP1400数值反应堆系统。利用国际基准题VERA、AP1000启动物理实验参数对数值反应堆系统进行了验证和确认,并进一步实现了CAP1400大型先进压水堆的启动物理参数、循环模拟分析和部分功率能力分析的示范应用。数值结果表明,所开发的数值反应堆关键分析软件具有很高的计算精度,可直接服务于CAP1400的设计验证、物理启动和运行支持。

关键词： CAP1400数值反应堆确定论蒙特卡罗多物理耦合

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实现可控再冲击Richtmyer-Meshkov混合的理论方案与应用

气动研究与试验

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气动研究与试验 2024年第4期2卷 70-81页

作者：宋玉王宇辉张又升北京化工大学北京100029 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 计算物理全国重点实验室北京100088 北京大学应用物理与技术研究中心北京100871

激波再冲击Richtmyer-Meshkov(RM)湍流混合现象广泛存在于各类自然现象和工程问题中。混合宽度作为刻画RM混合演化最基础的物理量,影响其再冲击后演化的再冲击时间、马赫数等关键物理量已被探明,但定量依赖关系尚存争议。导致上述现状... 详细信息

激波再冲击Richtmyer-Meshkov(RM)湍流混合现象广泛存在于各类自然现象和工程问题中。混合宽度作为刻画RM混合演化最基础的物理量,影响其再冲击后演化的再冲击时间、马赫数等关键物理量已被探明,但定量依赖关系尚存争议。导致上述现状的一个原因在于现有再冲击RM混合实验和模拟方案,难以做到仅让某单一依赖变量孤立变化,导致确定定量关系的难度增加。为此,本文通过取消传统再冲击RM激波管中用于反射激波的固壁,改为一个能自由产生入射激波的开口端,设计了一种新型的再冲击RM混合激波管。新型激波管可通过改变两个入射激波的距离和强度,实现再冲击马赫数和时间的精准可控。本文在描述新型激波管全过程演化的基础上,结合冲击波关系式、等熵波关系式和接触界面相容关系,给出了全过程中各运动学和热力学量的详细理论计算公式。最后,基于这些理论关系和数值模拟,对Leinov等研究的再冲击RM混合实验进行了再评估。发现在某些工况下,实验数据与理论预测存在一定偏差,这可能暗示了关键数据测量中的潜在误差,研究结果为未来的实验和数值模拟提供了参考。

关键词： Richtmyer-Meshkov 激波再冲击湍流混合数值模拟

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强爆炸火球辐射流体自适应网格高精度数值模拟

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计算物理 2021年第2期38卷 146-152页

作者：李康李守先刘娜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

提出一种自适应网格方法,应用于基于Euler方法的强爆炸辐射流体高精度数值求解。通过与Zinn数值结果对比,验证该方法的正确性。研究自适应网格对冲击波和光辐射输出模拟精度的影响,对比不同网格尺度下的计算耗时。在相同的条件下,使用... 详细信息

提出一种自适应网格方法,应用于基于Euler方法的强爆炸辐射流体高精度数值求解。通过与Zinn数值结果对比,验证该方法的正确性。研究自适应网格对冲击波和光辐射输出模拟精度的影响,对比不同网格尺度下的计算耗时。在相同的条件下,使用自适应网格与均匀网格加密3倍得到的冲击波超压分布、光辐射输出演化接近,计算效率提升约8.5倍。由此可知,提出的自适应网格方法可用于强爆炸问题的高精度数值模拟,显著地提升模拟精度和模拟效率。

关键词：辐射流体动力学火球 Euler方法高精度模拟自适应网格

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基于JMCT秦山核电厂一期反应堆屏蔽计算与分析

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核动力工程 2021年第2期42卷 173-179页

作者：邓力李瑞丁谦学邱有恒李刚付元光史敦福刘鹏北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 上海核工程研究设计院有限公司上海200233

秦山核电厂一期的运行时间已超过三十年,该反应堆为我国核反应堆建造、运行、延寿乃至退役,提供了丰富的实测数据,为我国新一代反应堆核电厂—华龙一号的设计、建造、运行、维护提供了宝贵的参考数据。本文利用秦山核电厂一期反应堆压... 详细信息

秦山核电厂一期的运行时间已超过三十年,该反应堆为我国核反应堆建造、运行、延寿乃至退役,提供了丰富的实测数据,为我国新一代反应堆核电厂—华龙一号的设计、建造、运行、维护提供了宝贵的参考数据。本文利用秦山核电厂一期反应堆压力容器的母材段、焊缝段及主管道测试数据,对自主研制的三维中子-光子-电子输运蒙特卡罗软件(JMCT)进行实验验证,模拟结果显示,JMCT软件屏蔽计算具有很高的模拟置信度,计算分辨率超越商业软件1~2个量级。

关键词：秦山核电厂一期母材段焊缝段主管道 JMCT

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激波/平板层流边界层干扰熵增特性

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航空学报 2023年第21期44卷 269-286页

作者：宋家辉许爱国苗龙廖煜淦梁福文田丰聂明卿王宁飞北京理工大学宇航学院北京100081 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北京100088 冲击波物理与爆轰物理全国重点实验室绵阳621900 北京理工大学爆炸科学技术国家重点实验室北京100081 北京大学工学院应用物理与技术研究中心高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871 北京理工大学重庆创新中心重庆404100

超声速流动中存在着复杂的激波/边界层干扰现象。在激波/边界层干扰中,激波引起的“波阻”和边界层引起的“摩擦阻力”是气动阻力的主要来源,而这两种阻力均与熵增直接相关,因而熵增是评估超声速流中气动阻力的关键参数。采用基于非平... 详细信息

超声速流动中存在着复杂的激波/边界层干扰现象。在激波/边界层干扰中,激波引起的“波阻”和边界层引起的“摩擦阻力”是气动阻力的主要来源,而这两种阻力均与熵增直接相关,因而熵增是评估超声速流中气动阻力的关键参数。采用基于非平衡统计物理学的离散玻尔兹曼方法(DBM)对高马赫数规则反射及激波/层流平板边界层干扰问题进行了仿真研究,借助高阶非守恒动理学矩,DBM可以方便地捕捉黏性和热流等热力学非平衡效应,并定量化研究两者引起的熵产生率。结果表明:对于规则反射,反射激波中的非平衡强度强于入射激波;对于激波/层流平板边界层干扰,激波中黏性引起的熵产生率占主导,边界层中热流引起的熵产生率占主导,两种熵产生率的强度均随马赫数的增加而增强。研究结果可为评估进气道内的流动品质提供理论指导。

关键词：超燃冲压发动机熵增非平衡特性离散玻尔兹曼方法激波/层流边界层干扰

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一种高效能评估材料晶格热导率的方法

一种高效能评估材料晶格热导率的方法

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作者：李金山王毅张颖高兴誉唐斌王军寇宏超宋海峰 401120 重庆市渝北区两江大道618号

本发明涉及一种高效能评估材料晶格热导率的方法，包括：读取第一性原理计算得到的结构文件和能量文件获得其亥姆霍兹自由能，并对其求导获得一系列热物性参量：热容、体积模量等。之后计算对应材料的5种Grüneisen参量，同时根据... 详细信息

标准号: CN116401877A

本发明涉及一种高效能评估材料晶格热导率的方法，包括：读取第一性原理计算得到的结构文件和能量文件获得其亥姆霍兹自由能，并对其求导获得一系列热物性参量：热容、体积模量等。之后计算对应材料的5种Grüneisen参量，同时根据实验值选取泊松比的4种近似值来修正德拜模型，最后将5个Grüneisen参量代入4个不同的德拜模型关系式获得20种不同组合的德拜温度。通过将这20种德拜温度和5种Grüneisen参量代入Slack模型求解材料的理论热导率，利用现有实验值对不同的组合值进行筛选和判断、筛选出最优组合，最后引入孔隙率对理论晶格热导率进行修正，得到有效的实际晶格热导率，实现材料晶格热导率的高效、准确、快速的评估。

关键词：参量晶格热导率热导率读取筛选修正第一性原理材料晶格结构文件模型求解评估材料体积模量文件获得最优组合泊松比高效能孔隙率热物性自由能求导热容引入评估

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复杂几何模型接触关系并行识别方法及应用

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计算机仿真 2022年第5期39卷 319-323页

作者：刘田田刘伟杰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

面向装配信息缺失的复杂几何模型结构分析问题,提出一种适用于任意曲面类型的接触关系并行识别方法。根据模型几何特征自动计算局部容差,采用基于局部容差的三角形碰撞检测技术进行接触识别,有效提升算法精度。利用多线程并行技术,结合... 详细信息

面向装配信息缺失的复杂几何模型结构分析问题,提出一种适用于任意曲面类型的接触关系并行识别方法。根据模型几何特征自动计算局部容差,采用基于局部容差的三角形碰撞检测技术进行接触识别,有效提升算法精度。利用多线程并行技术,结合包围盒筛选技术和空间划分技术提高识别效率。算法能高效地自动识别数百上千部件模型包含的接触关系。通过对复杂几何模型的测试表明,算法具有高精度、高效率的特点。最后,将接触关系识别的结果应用到实际工程模型的结构分析计算中,进一步验证了算法的有效性。

关键词：接触关系自动识别并行算法复杂几何模型结构分析计算

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高功率微波作用下三维结构中多物理场耦合过程仿真方法研究综述

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电波科学学报 2024年第5期39卷 852-869页

作者：张浩轩王寅达王一尧白容川陈哲李谭毅王大伟王卫杰谢浩赵振国詹启伟周海京周亮尹文言浙江大学电磁信息与电子集成创新研究所杭州电子科技大学电子信息学院北京应用物理与计算数学研究所中物院高性能数值模拟软件中心浙大城市学院信息与电气工程学院上海交通大学射频异质异构集成全国重点实验室

电子系统暴露在高功率微波中，产生的多物理耦合效应会引发其性能降低甚至损毁。为指导其电磁防护设计，需要研究大规模电(磁)-热-应力耦合并行仿真方法。通过集成高性能并行计算框架和区域分解方法(domain decomposition method, DDM)... 详细信息

电子系统暴露在高功率微波中，产生的多物理耦合效应会引发其性能降低甚至损毁。为指导其电磁防护设计，需要研究大规模电(磁)-热-应力耦合并行仿真方法。通过集成高性能并行计算框架和区域分解方法(domain decomposition method, DDM)，可以实现超大规模复杂结构的高效数值模拟。在无源结构的电-热-应力耦合数值模拟中，每个时间步都需要反复求解电流连续性方程、热传导方程和热应力方程，场间通过焦耳热和温变材料参数实现耦合，当达到稳态后，进入下一个时间步；在射频无源结构的电磁-热-应力耦合过程数值模拟中，每个时间步内分别求解电磁场和热场，并通过耗散功率和温变材料参数实现场间耦合，当达到稳态后，根据温升计算热应力，然后进入下一个时间步。本文回顾了电(磁)-热-应力大规模并行仿真的实现方法，并列举了国内外科研团队在键合线阵列、系统级封装、微波滤波器等多种复杂结构的多物理场模拟方面的标志性成果。

关键词：多物理场计算高功率微波(HPM) 有限元方法(FEM) 区域分解方法(DDM) 高性能计算

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