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第十三届全国流体力学学术会议

作者：贾英琦许爱国王立锋陈大伟北京应用物理与计算数学研究所冲击波物理与爆轰物理全国重点实验室北京大学工学院高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室

常加速度下的Rayleigh-Taylor不稳定性（RTI）已经开展了大量研究并获得了相对成熟的物理认识,但是针对惯性约束聚变（ICF）等情形中出现的变加速度RTI问题的研究相对较少,物理认识不足。与常加速度下的RTI类似（甚至更复杂）,变加速度... 详细信息

常加速度下的Rayleigh-Taylor不稳定性（RTI）已经开展了大量研究并获得了相对成熟的物理认识,但是针对惯性约束聚变（ICF）等情形中出现的变加速度RTI问题的研究相对较少,物理认识不足。与常加速度下的RTI类似（甚至更复杂）,变加速度RTI系统内部会出现大量中间尺度（介尺度）的空间结构和动理学模式。这些结构和模式的存在与演化,极大影响着系统的性能和物理功能。介尺度行为,离散性更强,非平衡程度更高,如何描述,实际把控能力才不下降?这个问题不仅挑战模拟前的物理建模,而且挑战模拟后的复杂物理场分析。因为传统流体建模,基于（准）连续和近平衡假设;同时,复杂物理场分析技术的不足,经常导致面对数据,给不出足够的有效信息,造成数据资源的极大浪费。另外,非平衡强度是描述、掌握、理解非平衡复杂流动的最基础参量之一。任何非平衡强度的定义都依赖于研究视角。基于单一视角给出的认知,往往是片面的甚至是错误的。离散Boltzmann方法（DBM）,就是针对上述需求而提出和发展的动理学建模与分析方法。基于DBM,不仅可以更加有效地模拟出离散程度更高、非平衡程度更高情形的流动行为,而且可以更加方便地研究:（1）不同视角的非平衡行为与由此引发的各种效应,（2）引发熵增的主要机制及其相对的重要性,（3）一系列介尺度结构的形态特征与物质、能量混合程度,等等。在本研究中使用DBM研究变加速度下的RTI动理学:加速度在特定时间经历两次方向反转。除分析密度、流速、温度、压强等宏观量以外,利用DBM提供的新视角检测手段（Δ、Δ, 1、Δ等特征量）研究了系统的非平衡状态、程度与由此引发的一系列非平衡效应。研究发现:加速度两次方向反转的期间和加速度停止变化后的一段时间内,界面中心会发生运动,且此时RTI的尖钉气泡结构的发展受到抑制;加速度反转对非平衡强度D和D的影响较大,全场非平衡强度和界面非平衡强度的演化规律在前期不同而后期相似;加速度反转引起的界面中心位移会随可压缩性的增加而增大,且界面最大位移随可压缩性规律性变化;可压缩性越大,非平衡强度D越大,加速度反转对非平衡强度D的影响越强。

关键词：离散Boltzmann方法 Rayleigh-Taylor不稳定性变加速度非平衡动理学

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激光惯性约束聚变中光学汤姆逊散射研究进展

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强激光与粒子束 2020年第9期32卷 52-65页

作者：李志超赵航龚韬李欣杨冬蒋小华郑坚刘永刚刘耀远陈朝鑫李三伟李琦潘凯强郭亮理玉龙徐涛彭晓世吴畅书张桦森郝亮蓝可陈耀桦郑春阳古培俊王峰蔡洪波郑无敌邹士阳杨家敏江少恩张保汉朱少平丁永坤中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 中国科学技术大学工程与应用物理系合肥230026

当前,激光惯性约束聚变在越来越接近点火的极端能量密度条件下,实验与模拟的偏离逐渐增大,一个关键原因是缺乏对黑腔等离子体状态及其影响黑腔能量学和内爆对称性的细致研究和判断。光学汤姆逊散射主动式、诊断精确、参数完备的优点,使... 详细信息

当前,激光惯性约束聚变在越来越接近点火的极端能量密度条件下,实验与模拟的偏离逐渐增大,一个关键原因是缺乏对黑腔等离子体状态及其影响黑腔能量学和内爆对称性的细致研究和判断。光学汤姆逊散射主动式、诊断精确、参数完备的优点,使之成为激光惯性约束聚变黑腔等离子体状态参数精密诊断的标准方法。中国面向激光惯性约束聚变研究的光学汤姆逊散射实验技术的发展与神光系列激光装置的建设和在其上开展的物理实验紧密相关。近年来,四倍频汤姆逊散射实验技术在神光III原型和100 kJ激光装置上相继建立,部分实验结果不仅加深了对激光惯性约束聚变靶物理的认识,还反映了实验条件对汤姆逊散射诊断的影响,促进了实验技术的精密化发展。在未来,还需要进一步发展多支路汤姆逊散射、五倍频汤姆逊散射和超热相干汤姆逊散射等新技术,面向点火黑腔条件,大幅提升激光等离子体状态参数的诊断精度,开展新物理机制的探索和研究,在激光惯性约束聚变和其他高能量密度物理科学领域发挥更重要的作用。

关键词：激光惯性约束聚变光学汤姆逊散射等离子体状态参数激光等离子体不稳定性

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浅议科研事业单位横向课题财务管理

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财经界 2020年第13期 151-152页

作者：李嘉懿北京应用物理与计算数学研究所

科研事业单位对于横向取得的经费普遍按照纵向科研项目的模式管理,没有充分发挥出经费使用价值。本文通过分析横向经费合同签订、税收筹划、价值管理等过程中存在的问题,探索提高横向经费使用效率的办法,从而提高科研事业单位横向课题... 详细信息

科研事业单位对于横向取得的经费普遍按照纵向科研项目的模式管理,没有充分发挥出经费使用价值。本文通过分析横向经费合同签订、税收筹划、价值管理等过程中存在的问题,探索提高横向经费使用效率的办法,从而提高科研事业单位横向课题财务管理水平。

关键词：科研事业单位横向经费财务管理

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快中子脉冲堆弱源爆发脉冲实验理论研究

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核科学与工程 2019年第6期39卷 1006-1021页

作者：刘建军施研博王利民北京应用物理与计算数学研究所

我们在应用Hansen理论研究快中子脉冲堆弱源爆发脉冲实验时发现,理论与实验结果差距非常大。对此,我们分析了原因,然后从求解系统中子数概率分布函数出发,研究和求解了系统有限长裂变链的期望值,给出了有限长裂变链期望值的求解方法和... 详细信息

我们在应用Hansen理论研究快中子脉冲堆弱源爆发脉冲实验时发现,理论与实验结果差距非常大。对此,我们分析了原因,然后从求解系统中子数概率分布函数出发,研究和求解了系统有限长裂变链的期望值,给出了有限长裂变链期望值的求解方法和基本形式,讨论和定量计算了Godiva-Ⅱ和CFBR-Ⅱ脉冲堆有限长裂变链的期望值。然后研究了有限长裂变链导致缓发中子先驱核增值行为,结果表明,在等待爆发脉冲期间缓发中子数可发生数倍的变化。最后,在两种不同的物理假定下,对Hansen模型给予了改进。改进后的模型可以较理想地模拟Godiva-Ⅱ和CFBR-Ⅱ两个脉冲堆的实验结果,表明结果是可信的。

关键词：脉冲堆中子数概率分布函数有限长裂变链缓发中子先驱核爆发脉冲概率分布函数

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模拟退火算法在化学自由能模型中的应用

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计算物理 2019年第3期36卷 259-264页

作者：李琼刘海风张弓木张其黎北京应用物理与计算数学研究所北京100094

对化学自由能模型进行系统性的研究,着重分析化学反应动态平衡条件下粒子组分的求解方案,提出应用模拟退火算法寻找自由能密度函数极小值点的求解方案.该方案同时解决了两个难题:1)在一级相变区化学势平衡方程组可能遇到多个解而无法甄... 详细信息

对化学自由能模型进行系统性的研究,着重分析化学反应动态平衡条件下粒子组分的求解方案,提出应用模拟退火算法寻找自由能密度函数极小值点的求解方案.该方案同时解决了两个难题:1)在一级相变区化学势平衡方程组可能遇到多个解而无法甄别其物理意义.通过模拟退火算法定位到自由能密度函数曲面的最低点,因而可从多个解中甄别出稳定的热力学平衡态.2)模拟退火算法用随机的"热涨落"消除初值敏感性,因而可采用同一套初值计算不同的温度密度点,为实现宽区域上大量温度密度点的连续快速计算奠定基础.作为该平衡态求解方案的应用,计算氦流体在"等离子相变"区的物态方程,揭示了丰富的"等离子相变"现象,并与第一性原理计算揭示的氢流体"液液相变"现象进行类比.

关键词：模拟退火算法化学自由能模型等离子相变

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非线性Schr?dinger方程几类孤立子解：局部间断Petrov-Galerkin方法（英文）

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计算物理 2022年第6期 641-650页

作者：赵国忠蔚喜军董自明郭虹平郭鹏云李姝敏包头师范学院数学科学学院北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室

构造一类求解非线性薛定谔方程的局部间断Petrov-Galerkin方法。利用构造的方法模拟几种类型的孤立子并讨论与孤立子密切相关的一些现象，包括孤立子的传播与碰撞，动孤立子和驻孤立子的生成，N孤立子的有界态。该方法可以模拟孤立子相... 详细信息

构造一类求解非线性薛定谔方程的局部间断Petrov-Galerkin方法。利用构造的方法模拟几种类型的孤立子并讨论与孤立子密切相关的一些现象，包括孤立子的传播与碰撞，动孤立子和驻孤立子的生成，N孤立子的有界态。该方法可以模拟孤立子相关现象中一些复杂结构。数值实验表明该方法具有高阶精度且可以达到最优收敛阶。局部间断Petrov-Galerkin方法的计算效率与局部间断Galerkin方法相当，但计算公式简单。

关键词：局部间断Petrov-Galerkin方法非线性薛定谔方程孤立子 N孤立子的有界态

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燃烧多相流的介尺度动理学建模研究进展

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航空学报 2021年第12期42卷 46-62页

作者：许爱国单奕铭陈锋甘延标林传栋北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 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 山东交通学院航空学院济南250357 北华航天工业学院河北省跨气水介质飞行器重点实验室廊坊065000 中山大学中法核工程与技术学院珠海519082

基于求解Navier-Stokes方程组的传统计算流体力学已经在诸多领域取得了巨大的成功,但在航空、航天、微流控等领域也遇到了新的瓶颈与挑战。其原因分为2个方面:①物理建模层面的问题;②离散格式带来的数值精度和稳定性问题。微尺度燃烧... 详细信息

基于求解Navier-Stokes方程组的传统计算流体力学已经在诸多领域取得了巨大的成功,但在航空、航天、微流控等领域也遇到了新的瓶颈与挑战。其原因分为2个方面:①物理建模层面的问题;②离散格式带来的数值精度和稳定性问题。微尺度燃烧等一系列燃烧新概念的研究表明,特征更加丰富但以前知之甚少的热力学非平衡行为蕴含着大量待开发的物理功能。物理模型合理和具备相应功能是数值仿真研究的前提;物理建模层面的问题无法通过数值精度的提高来解决。本文从物理建模与复杂物理场分析角度,介绍了非平衡燃烧系统离散玻尔兹曼建模方法(DBM)的研究进展。DBM是非平衡统计物理学粗粒化建模理论在流体力学领域的具体应用之一,是相空间描述方法在离散玻尔兹曼方程形式下的进一步发展。它选取一个视角,研究系统的一组动理学性质,因而要求描述这组性质的动理学矩在模型简化中保值;以该组动理学矩的独立分量为基,构建相空间,使用该相空间和其子空间来描述系统的非平衡行为特征;研究视角和建模精度随着研究推进而调整。借助DBM可以研究反应过程中不同自由度内能之间的不平衡和相互转换等Navier-Stokes模型无法模拟的动理学过程。在内爆和外爆过程中,几何汇聚与发散效应等效于一个"外场力",在球心处系统始终处于热力学平衡态;在冯·纽曼压强峰处,系统不是偏离平衡最远,而是在平衡态附近;在冯·纽曼峰后反应区以外,Chapmann-Jouguet理论值、Zeldovich-Neumann-Doering(ZND)理论值和DBM结果相互验证;在反应区内DBM结果与ZND结果一致;在冯·纽曼压强峰前的压缩阶段,DBM模拟结果在物理上更合理。在冲击压缩过程中,相对于其他自由度,压缩波所在自由度上的内能先增加,因而这一自由度上的内能总是朝着正向偏离其平衡态值,而横向自由度上的内能总是朝着逆向偏离其平衡态值。在二流体模型视角下,反应物和产物朝着相反的方向偏离热力学平衡态。

关键词：燃烧爆轰非平衡离散效应介尺度建模动理学理论

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坚守初心担使命学术民主代代传

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国防科技工业 2020年第6期 35-37页

作者：李合香北京应用物理与计算数学研究所

在"不忘初心牢记使命"主题教育活动开展学习研讨、征集意见建议时,学术民主受到广大科研人员关注,为此,北京应用物理与计算数学研究所党委专门邀请院士做了关于学术民主的专题报告,在全所引起了广泛、热烈、深入的讨论。在新... 详细信息

在"不忘初心牢记使命"主题教育活动开展学习研讨、征集意见建议时,学术民主受到广大科研人员关注,为此,北京应用物理与计算数学研究所党委专门邀请院士做了关于学术民主的专题报告,在全所引起了广泛、热烈、深入的讨论。在新时代,真正将我所学术民主作风优良传统继承和发扬下去,创造更为宽容、自由、创新的学术环境,成为全体科研工作者的心之所向。

关键词：学习研讨学术民主不忘初心民主作风计算数学应用物理科研人员主题教育活动

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科研事业单位内部控制建设的思考与建议

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新理财(政府理财) 2020年第9期 65-68页

作者：马德成边文竹北京应用物理与计算数学研究所

早在2015年财政部就印发《关于全面推进行政事业单位内部控制建设的指导意见》,明确提出事业单位要加强内部控制建设,为实现国家治理体系和治理能力现代化提供有力支撑。科研事业单位在内部控制体系建设及运行中面临的一些困难和难点,...

早在2015年财政部就印发《关于全面推进行政事业单位内部控制建设的指导意见》,明确提出事业单位要加强内部控制建设,为实现国家治理体系和治理能力现代化提供有力支撑。科研事业单位在内部控制体系建设及运行中面临的一些困难和难点,也暴露出单位一些内部控制体系建设中尚不完备、亟待解决的问题。

关键词：

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量子分子动力学模拟液体钚的输运性质（英文）

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计算物理 2019年第3期36卷 253-258页

作者：王帅创张弓木孙博宋海峰田明锋方俊刘海风北京应用物理与计算数学研究所北京100094

采用第一原理分子动力学(QMD)方法模拟液体钚的输运性质.计算的粘性和扩散系数在较低温度时与文献有明显差异,在实验测量范围内,模拟结果与实验一致,温度升高时数值模拟结果趋于一致.利用QMD的模拟结果计算了应力自相关函数和速度自相... 详细信息

采用第一原理分子动力学(QMD)方法模拟液体钚的输运性质.计算的粘性和扩散系数在较低温度时与文献有明显差异,在实验测量范围内,模拟结果与实验一致,温度升高时数值模拟结果趋于一致.利用QMD的模拟结果计算了应力自相关函数和速度自相关函数,结果表明:在温度较低时,液体钚呈现明显的强关联特性.对于具有强关联特性的液体,利用较短时间的QMD模拟结果,通过简单e指数拟合外推到t→∞得到的扩散系数和粘性具有较大偏差,这是造成本文模拟结果与文献结果出现差异的主要原因.通过增加QMD模拟时间步数,获得了更为准确的输运性质.

关键词：量子分子动力学液体钚粘性扩散系数

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