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第十一届全国流体力学学术会议

作者：李康李守先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

水下爆炸是工程应用和科学研究中的一个重要问题,它包含了冲击波传播、界面演化、气泡脉动、高温相变、低压空化等复杂的物理过程,对高精度数值方法和物理建模都提出了较大的挑战。本文基于平衡态假设,给出了一种高温相变过程的计算方法... 详细信息

水下爆炸是工程应用和科学研究中的一个重要问题,它包含了冲击波传播、界面演化、气泡脉动、高温相变、低压空化等复杂的物理过程,对高精度数值方法和物理建模都提出了较大的挑战。本文基于平衡态假设,给出了一种高温相变过程的计算方法,并实现了水下爆炸的高精度数值模拟。通过大当量算例的模拟,在考虑高温相变过程和热辐射时分析了相变过程对于冲击波传输和气泡形成规律的影响。在所采用的计算条件下,高温相变对气泡尺度有显著的影响,而对冲击波超压峰值的影响较小。本文的研究可以为工程应用提供理论参考。

关键词：水下爆炸高精度方法高温相变气泡演化冲击波超压

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含复合材料封闭腔电磁屏蔽效能评估

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太赫兹科学与电子信息学报 2020年第4期18卷 650-655页

作者：冯博文闫丽萍赵翔刘强孟雪松周海京四川大学电子信息学院四川成都610065 四川大学无线能量传输教育部重点实验室四川成都610065 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

复合材料已广泛应用于现代航空航天、汽车和电子等行业。当复合材料用于腔体外层时,其仅几毫米的厚度为基于时域有限差分(FDTD)法的电磁屏蔽效能评估带来挑战。本文采用亚网格边界条件(SGBC)技术,结合FDTD方法实现了对含复合材料薄层封... 详细信息

复合材料已广泛应用于现代航空航天、汽车和电子等行业。当复合材料用于腔体外层时,其仅几毫米的厚度为基于时域有限差分(FDTD)法的电磁屏蔽效能评估带来挑战。本文采用亚网格边界条件(SGBC)技术,结合FDTD方法实现了对含复合材料薄层封闭腔的电磁屏蔽效能快速评估。计算了3种不同含复合材料薄层封闭腔在0.1~1GHz内的电磁屏蔽效能,并与基于全波分析方法软件的仿真结果进行对比,二者计算结果吻合良好,证明了采用该方法在复合材料封闭腔SE分析方面的有效性。

关键词：屏蔽效能复合材料亚网格边界条件时域有限差分法

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瑞利-泰勒湍流混合的定量演化理论模型

瑞利-泰勒湍流混合的定量演化理论模型

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第十一届全国流体力学学术会议

作者：张又升阮玉藏倪玮丹谢寒松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北京航空航天大学

由经典Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性诱导的湍流混合广泛存在于从微观到星际尺度的流动问题中,准确预测其演化对于理解众多自然现象(如超新星爆发)和改进工程设计(如惯性约束聚变)至关重要。但是,到目前为止,尚未建立起适用于不同密度比... 详细信息

由经典Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性诱导的湍流混合广泛存在于从微观到星际尺度的流动问题中,准确预测其演化对于理解众多自然现象(如超新星爆发)和改进工程设计(如惯性约束聚变)至关重要。但是,到目前为止,尚未建立起适用于不同密度比,且可从不同层次(如宏观混合宽度、统计平均剖面、湍流统计量)刻画混合演化的定量理论,本报告拟对这一开放性问题展开理论探索。首先,我们基于质量守恒性原理的约束,给出了混合宽度的演化规律,并揭示出其显著依赖于混合剖面的形状。其次,在基于加权思想引入密度比无关的质量分数-体积分数复合剖面这一概念的基础上,我们结合渐近分析和解析求解,给出了不同密度比下平均质量分数、平均体积分数、平均密度剖面的表达式;最后,通过引入湍流模型研究中广泛采用的封闭思想,将脉动量用平均量表示,给出了湍流脉动相关统计量的演化,包括混合量、分子混合度等。从而完成了不同层次下混合演化的刻画,且适用于不同密度比。理论预测结果与先前实验和模拟吻合,并为著名的RT湍流混合实验之间观察到的明显差异提供了一个可能的解释。

关键词： RT湍流混合混合宽度混合剖面混合量混合度

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多介质问题紧致高精度算法研究

多介质问题紧致高精度算法研究

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第十一届全国流体力学学术会议

作者：刘娜陈艺冰邱建贤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厦门大学

针对高维及多物理耦合计算耗费大等困难,设计适合多介质流动模拟的模板紧致、易于并行、高阶精度、计算耗费小的谱体积方法。该方法是求解双曲型守恒率谱体积方法的直接推广,针对多介质流动物质界面捕捉的困难,利用拟守恒格式的思想避... 详细信息

针对高维及多物理耦合计算耗费大等困难,设计适合多介质流动模拟的模板紧致、易于并行、高阶精度、计算耗费小的谱体积方法。该方法是求解双曲型守恒率谱体积方法的直接推广,针对多介质流动物质界面捕捉的困难,利用拟守恒格式的思想避免物质界面处的非物理振荡。针对经典SV方法中限制器通常为2阶,高阶限制器计算工作量大等缺陷,构造了一类适用于SV方法的高效健壮SWENO限制器。数值模拟结果表明,本方法具有高阶精度、高分辨率,且节约计算量,并且可以有效避免物质界面处非物理振荡。

关键词：多介质高精度紧致谱体积 SWENO限制器

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Weibel不稳定性自生电磁场对探针质子束的偏转作用研究

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物理学报 2019年第18期68卷 199-207页

作者：杜报蔡洪波张文帅陈京邹士阳朱少平北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京大学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 上海交通大学IFSA协同创新中心上海200240 中国工程物理研究院研究生院北京100088 中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理重点实验室绵阳621900

Weibel不稳定性的自生电磁场对于等离子体能量输运、无碰撞冲击波形成等物理过程具有关键的影响.实验上往往采用质子束照相来诊断其电磁场结构.一般认为,探针质子束的轨迹偏转主要来自于磁场,而自生电场的作用被认为可忽略不计.本文利... 详细信息

Weibel不稳定性的自生电磁场对于等离子体能量输运、无碰撞冲击波形成等物理过程具有关键的影响.实验上往往采用质子束照相来诊断其电磁场结构.一般认为,探针质子束的轨迹偏转主要来自于磁场,而自生电场的作用被认为可忽略不计.本文利用三维粒子模拟程序研究了典型参数下的Weibel不稳定性发展过程,并使用径迹追踪法评估了Weibel不稳定性的质子束照相过程中电场和磁场对探针质子束的偏转作用.对比分析发现,引起探针质子束偏转的主要因素并不是磁场,而是过去研究中常被忽略的电场.主要原因为:Weibel不稳定性的自生磁场往往成管状结构,在使用探针质子束对其进行侧向照相时,磁场的作用会被自身中和并抵消.该认识将有助于深入理解Weibel不稳定性质子照相的实验结果.

关键词： Weibel不稳定性质子束照相电磁场诊断粒子模拟

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中子辐照法在炸药来源认证中的应用

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原子能科学技术 2018年第3期52卷 547-552页

作者：黄孟朱剑钰伍钧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战略研究中心北京100088

核弹头的拆卸认证是核裁军和军控核查中的一项重要研究内容。核弹头拆卸后,核查方将对拆卸出的特殊核材料和高爆炸药进行探测和认证,确保两者来源于核弹头。本文着重研究铀弹头(基于武器级铀的核弹头)内部拆卸出的炸药的认证方法,提出... 详细信息

核弹头的拆卸认证是核裁军和军控核查中的一项重要研究内容。核弹头拆卸后,核查方将对拆卸出的特殊核材料和高爆炸药进行探测和认证,确保两者来源于核弹头。本文着重研究铀弹头(基于武器级铀的核弹头)内部拆卸出的炸药的认证方法,提出基于中子辐照法的炸药认证方案,并建立基于Geant4软件的数值模拟计算平台,利用该平台对该方案的可行性和效果进行模拟计算研究。研究结果表明,核查方应单方面设定辐照时间,设置适当的核弹头拆卸时间,并探测拆卸出的炸药中13 N和11 C核素的β+衰变,即可区分真实铀弹头中拆卸出的炸药和炸药赝品,进而为判断炸药是否来源于铀弹头提供重要依据。

关键词：核弹头拆卸炸药来源认证中子辐照法 β+衰变探测

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一种面向数值模拟软件的持续集成平台

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计算机辅助工程 2020年第3期29卷 7-13页

作者：单雅辉刘青凯杨章田鸿运邹勇刚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 四川中锐信息技术有限公司成都610041

随着软件复杂度的增加和交付需求的变化,快速集成和自动部署成为高性能数值模拟软件推广应用的瓶颈。为满足软件构建和发布的差异化需求,简化从用户需求到软件发布的工作流程,基于Jenkins设计持续集成平台,实现软件静态审查、编译、测... 详细信息

随着软件复杂度的增加和交付需求的变化,快速集成和自动部署成为高性能数值模拟软件推广应用的瓶颈。为满足软件构建和发布的差异化需求,简化从用户需求到软件发布的工作流程,基于Jenkins设计持续集成平台,实现软件静态审查、编译、测试和发布流程的自动化,全面记录软件构建日志和测试结果。利用Docker技术将构建环境容器化,实现环境的快速搭建和配置管理,满足多样化目标环境需求。该平台的实际应用效果显示,基于该平台的产品发布周期相比之前缩短约75%,可极大简化软件安装和部署难度。

关键词：持续集成软件测试软件发布自动部署

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非齐次燃耗方程数值解法

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物理学报 2018年第17期67卷 77-86页

作者：付元光邓力李刚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

非齐次燃耗方程常用于描述具有显著核素迁移效应的核能系统中核素含量随时间的变化规律.国内外许多燃耗计算程序无法求解方程非齐次项含时的情况.本文在方程非齐次项能够被有限阶关于时间的泰勒展开逼近这一前提下,研究了非齐次项含时... 详细信息

非齐次燃耗方程常用于描述具有显著核素迁移效应的核能系统中核素含量随时间的变化规律.国内外许多燃耗计算程序无法求解方程非齐次项含时的情况.本文在方程非齐次项能够被有限阶关于时间的泰勒展开逼近这一前提下,研究了非齐次项含时情况下方程的两种解法.首先通过Laplace变换推导出了方程基于线性子链方法的解析解形式,然后使用Carathéodory-Fejér方法计算出了方程矩阵级数解的近最佳Chebyshev有理逼近式.将两种方法在燃耗计算程序JBURN中实现,并进行了数值计算,绝大部分计算结果符合很好,部分结果在较长有效数字内仍能保持一致,验证了方法的正确性和精度.同时为求解具有其他非齐次项形式的燃耗方程提供了一种思路.

关键词：非齐次燃耗方程 Laplace变换 Carathéodory-Fejér方法近最佳Chebyshev有理逼近

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等离子体Richtmyer-Meshkov不稳定性系统的DBM建模与非平衡特性研究

等离子体Richtmyer-Meshkov不稳定性系统的DBM建模与非平衡特性研...

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第十二届全国流体力学学术会议

作者：宋家辉许爱国苗龙陈锋北京理工大学宇航学院航空宇航推进理论与工程系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理工大学爆炸科学技术国家重点实验室北京大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室山东交通学院航空学院

流体不稳定性现象广泛存在于武器物理、航空航天和惯性约束聚变领域,对不稳定性现象机理的研究和认知是实现工程有效利用的重要前提。在惯性约束聚变中,高能量激光作用于靶丸烧蚀层表面会形成高温高压等离子体冲击材料层界面形成Richtmy... 详细信息

流体不稳定性现象广泛存在于武器物理、航空航天和惯性约束聚变领域,对不稳定性现象机理的研究和认知是实现工程有效利用的重要前提。在惯性约束聚变中,高能量激光作用于靶丸烧蚀层表面会形成高温高压等离子体冲击材料层界面形成Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性现象。已有研究表明,外加水平和切向磁场均会对等离子体RM不稳定性的发展起到抑制作用,然而当前研究所采用的大多为基于连续性介质假设的宏观磁流体模型,并且忽略了等离子体中粒子间碰撞引起的动理学耗散效应。本文构建了一种单流体磁流体离散玻尔兹曼模型,研究了外加水平磁场作用下RM不稳定性发展过程中的流动非平衡(Hydrodynamic non-equilibrium)及热动非平衡(Thermodynamicnon-equilibrium)效应。结果表明,无组织动量流在激波附近较强,而在流场其余位置较弱;无组织能量流在扰动界面附近较强,而在流场其余位置较弱。对于激波冲击重/轻界面引起扰动反转的情形,磁场效应表现出阶段性:在界面反转前,通过降低界面反转速度一定程度上增强了非平衡强度;而在界面反转再加速阶段,通过大幅降低界面增长速度显著降低了非平衡强度。对于激波冲击轻/重界面不反转情形,磁场通过抑制界面扰动发展降低了非平衡强度。通过追踪全局平均热力学非平衡强度,可以判断抑制RM界面发展的临界磁场强度。

关键词： Richtmyer-Meshkov不稳定性离散玻尔兹曼方法非平衡效应水平磁场

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高精度格式非线性权的统计谱特性分析

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计算物理 2019年第2期36卷 127-140页

作者：李理刘晓艳李新亮田保林梁贤哈金才北京应用物理与计算数学研究所北京100088 中国科学院大学北京100049 北方民族大学数学与信息科学学院宁夏750021

分析激波捕捉格式/混合格式中常用的非线性权和激波识别器在谱空间中的性质.设计一套分析非线性权和激波识别器在傅里叶空间性质的统计谱特性分析方法;利用该方法对不同的非线性权和激波识别器在傅里叶空间的性质进行详细分析,给出不同... 详细信息

分析激波捕捉格式/混合格式中常用的非线性权和激波识别器在谱空间中的性质.设计一套分析非线性权和激波识别器在傅里叶空间性质的统计谱特性分析方法;利用该方法对不同的非线性权和激波识别器在傅里叶空间的性质进行详细分析,给出不同非线性权和激波识别器的统计特性,并比较优劣.分析方法和结论有助于深入理解非线性格式/混合格式在数值计算中的表现,并为设计高分辨率非线性格式提供理论支撑.

关键词：非线性权激波识别器傅里叶分析激波捕捉格式

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