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第十一届全国流体力学学术会议

作者：曾清红北京应用物理与计算数学研究所

多介质流动问题广泛存在于自然界、武器物理和激光聚变等领域。这类问题有一些共同的特点,一是存在多种物质并且物质之间存在清晰的界面,二是流体的变形很大,三是物质界面上可能存在复杂的物理现象,如RT不稳定性等。这类问题由于复杂的... 详细信息

多介质流动问题广泛存在于自然界、武器物理和激光聚变等领域。这类问题有一些共同的特点,一是存在多种物质并且物质之间存在清晰的界面,二是流体的变形很大,三是物质界面上可能存在复杂的物理现象,如RT不稳定性等。这类问题由于复杂的物理因素其机理目前尚不是非常明确,尤其是物质界面发展到后期。本文考虑的多介质之间不发生混溶,存在一个清晰的界面,模拟的关键和难点在于如何同时处理好流体大变形与获得清晰精确的物质界面。我们采用多介质ALE计算框架,基于六方程建模模拟这类多介质流动问题。在混合网格内,假设各介质具有相同的速度,但每种介质都具有独自的热力学量,如密度、内能等。考虑两种介质应满足连续性方程组如下:dρ/dt=ρ?·μ dρ/dt=ρ?·μ ρdμ/dt=-?p（1） de/dt=p/ρ?·μ de/dt=p/ρ?·μ dβ/dt=β（?·μ-?·μ）其中ρ、u、β、e和p分别是第i种介质的密度、速度、体积份额、比内能和压力,u、ρ和p是流体的速度、等效密度和等效压力。方程组（1）在两种介质、一维情况下由六个方程构成,称为六方程模型。

关键词：多介质流动混合网格六方程模型

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基于自适应和投影Wiener混沌的圆筒实验不确定度量化

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爆炸与冲击 2019年第4期39卷 69-80页

作者：梁霄王瑞利山东科技大学数学学院山东青岛266590 北京应用物理与计算数学研究所北京100089

由于炸药爆轰现象的复杂性和人们对它的认知缺陷,其表征爆轰流体力学过程的物理数学模型具有较强的不确定性,要降低基于爆轰建模与模拟的数值结果做出决策的风险,量化和评估不确定输入对爆轰系统输出结果的影响尤为重要。本文中针对具... 详细信息

由于炸药爆轰现象的复杂性和人们对它的认知缺陷,其表征爆轰流体力学过程的物理数学模型具有较强的不确定性,要降低基于爆轰建模与模拟的数值结果做出决策的风险,量化和评估不确定输入对爆轰系统输出结果的影响尤为重要。本文中针对具有高维随机变量的爆轰问题的不确定度量化,使用自适应基函数的Wiener混沌方法、耦合旋转变换和投影方法,减少截断空间的长度。针对输入变量相关性,使用Rosenblatt变换使其相互独立。针对不符合标准正态分布的变量使用等概率原则,将它化为标准正态分布。最后,使用自主研发的具有完全知识产权的爆轰数值模拟软件LAD2D,研究了具有高维不确定参数的圆筒实验的不确定度量化,给出期望、标准差、置信区间等统计信息,所得问题与实验数据比对,从而确认了模型的有效性。

关键词：圆筒模型不确定度量化自适应基函数 JWL状态方程 Rosenblatt变换

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边界元方法的一些研究进展

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计算数学 2020年第3期42卷 310-348页

作者：刘阳李金胡齐芽贾祖朋余德浩 IAPCM 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 华北理工大学理学院唐山063210 LSEC 中国科学院数学与系统科学研究院计算数学研究所北京100190 中国科学院大学数学科学学院北京100049

本文旨在综述我们小组近二十年来在边界元方法这一领域的一些研究成果,在简要介绍边界元方法的基本思想后,主要介绍了一类非线性界面问题的有限元-边界元耦合方法、求解电磁散射问题的有限元-边界元耦合方法和超奇异积分的一类计算方法.

关键词：无界区域.有限元边界元奇异积分

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基于并行框架的KYLIN-Ⅱ程序输运模块并行开发

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核动力工程 2020年第S01期41卷 18-21页

作者：涂晓兰刘东王鑫柴晓明芦韡冯竟超安萍马党伟汤臣杭刘盈中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213 中核核能软件与数字化反应堆工程技术研究中心成都610213 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

KYLIN-Ⅱ程序的输运计算模块采用了特征线(MOC)中子输运计算方法,其计算精度较高,但计算效率较低,因此需要对其进行并行优化,以提高计算效率。本文基于并行框架进行并行编程,重新设计了输运模块底层数据结构,将网格标通量、通量矩、粗... 详细信息

KYLIN-Ⅱ程序的输运计算模块采用了特征线(MOC)中子输运计算方法,其计算精度较高,但计算效率较低,因此需要对其进行并行优化,以提高计算效率。本文基于并行框架进行并行编程,重新设计了输运模块底层数据结构,将网格标通量、通量矩、粗网格净中子流等数据注册到并行框架上,并重新组装了输运模块计算流程,实现了对输运模块的并行重构,提高了程序的计算效率,解决了直接开发并行软件时开发要求高、开发周期长等问题。通过基准题验证表明,本文的并行优化计算精度与原程序基本一致,加速效果较好,在190个核上的并行效率可达74%。

关键词：并行框架中子输运方程特征线方法(MOC) 并行重构

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空位对五唑阴离子盐Mn(N5)2冲击反应和损伤演化的影响

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含能材料 2020年第10期28卷 1003-1009页

作者：姚闯杨叶子余一孙长庆张蕾重庆市超常配位键工程与先进材料技术重点实验室长江师范学院重庆40800 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 南洋理工大学新加坡69798 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

为探究微缺陷对五唑阴离子盐冲击响应、化学分解及损伤演化的影响,采用从头算分子动力学模拟方法研究了完美型Mn(N5)2晶体及含有3%空位浓度的Mn(N5)2晶体在不同速度(8,9,10,11,12 km·s^-1)c轴冲击波作用下的动力学演化和初始分解... 详细信息

为探究微缺陷对五唑阴离子盐冲击响应、化学分解及损伤演化的影响,采用从头算分子动力学模拟方法研究了完美型Mn(N5)2晶体及含有3%空位浓度的Mn(N5)2晶体在不同速度(8,9,10,11,12 km·s^-1)c轴冲击波作用下的动力学演化和初始分解反应机理。冲击雨贡纽线的计算结果表明,含空位的Mn(N5)2体系比完美型体系在高压条件下表现出更大的体积压缩比。分子动力学模拟结果显示,当冲击波速vshock<10 km·s^-1时,完美型及含有空位的体系在5000 fs内均未出现分解反应,而仅出现了不足10%的体积压缩;当vshock=10 km·s^-1时,完美型体系于512.8 fs时刻开始在晶体内均匀地出现N—N键断裂的现象,而含空位体系的初始反应时间则提前至281.6 fs,并且N—N键的断裂集中发生在空位附近;当vshock继续增加至11 km·s^-1和12 km·s^-1时,两种体系的初始反应时间不断提前,反应进程不断加快,但空位对体系冲击波感度的提升作用和对分解反应进程的加速作用随着冲击波速的提升而不断减弱。研究结果表明空位是热点的早期成核结构之一,空位的存在促进周围的五唑分子发生级联分解,使损伤不断演化成长和传播,进而引起含能材料的点火。

关键词：五唑阴离子盐空位冲击反应损伤演化从头算分子动力学

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2020年中国高性能计算机发展现状分析

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计算机工程与科学 2020年第12期42卷 2103-2108页

作者：袁国兴张云泉袁良北京应用物理与计算数学研究所北京100088 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100191

根据2020年11月发布的中国高性能计算机性能TOP100排行榜的数据,对国内高性能计算机的发展现状从总体性能、制造商、行业领域、部署机构等方面进行了讨论分析,同时对未来发展进行了展望。

关键词：高性能计算机性能排行榜测评技术

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我的幼儿园三部曲

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今日教育（幼教金刊） 2020年第9期 62-63页

作者：李美平北京应用物理与计算数学研究所九一幼儿园

小霖是中班的一名男孩子,他好奇心强,对玩具都充满好奇,喜欢捣鼓会儿这个,捣鼓会儿那个,但是持续的时间非常短。他非常的热情,但他的语言和动作发展都不是很好,所以常常能听到别的孩子喊:“老师,小霖又给我捣乱!”“老师,他又碰到我的... 详细信息

小霖是中班的一名男孩子,他好奇心强,对玩具都充满好奇,喜欢捣鼓会儿这个,捣鼓会儿那个,但是持续的时间非常短。他非常的热情,但他的语言和动作发展都不是很好,所以常常能听到别的孩子喊:“老师,小霖又给我捣乱!”“老师,他又碰到我的玩具了,都倒了!”小霖常常说:“我只是想看看。”“我想跟你们玩而已……”

关键词：老师三部曲幼儿园玩具好奇心

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半导体多物理效应并行计算程序JEMS-CDS-Device设计与实现

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强激光与粒子束 2020年第4期32卷 89-96页

作者：李光荣赵振国王卫杰游春光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 中国工程物理研究院复杂电磁环境科学与技术重点实验室四川绵阳621900

针对复杂电磁环境下器件多物理效应机理研究需求,研发了半导体多物理效应并行计算程序JEMS-CDS-Device。介绍了JEMS-CDS-Device的架构设计与实现技术。程序基于非结构网格并行框架JAUMIN实现,采用有限体积法(FVM)离散,使用牛顿法全耦合... 详细信息

针对复杂电磁环境下器件多物理效应机理研究需求,研发了半导体多物理效应并行计算程序JEMS-CDS-Device。介绍了JEMS-CDS-Device的架构设计与实现技术。程序基于非结构网格并行框架JAUMIN实现,采用有限体积法(FVM)离散,使用牛顿法全耦合求解"电-载流子输运-热"问题。程序采用"内核+算法库"形式架构,支持2维和3维非结构网格、千万自由度问题并行求解,支持物理方程、离散算法、材料物理模型等的扩展开发。

关键词：半导体数值模拟漂移扩散模型有限体积法全耦合自动微分高性能计算

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激光聚变极端环境下X光高速摄影技术研究进展

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强激光与粒子束 2020年第11期32卷 49-61页

作者：曹柱荣王强强邓博陈韬邓克立王维荣彭星宇陈忠靖袁铮黎宇坤王鹏陈伯伦王峰何海恩李欣竹许泽平杨冬杨家敏江少恩丁永坤张维岩中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900 中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621900 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四川绵阳621900

在激光惯性约束聚变(ICF)研究中,通过X光高速摄影获取的图像数据能够反映等离子体中由于做功和能量输运导致的流体状态的时空演化信息,与之相关的诊断技术与工程研究一直以来都是ICF诊断能力建设的重要组成部分。介绍了作为我国ICF工程... 详细信息

在激光惯性约束聚变(ICF)研究中,通过X光高速摄影获取的图像数据能够反映等离子体中由于做功和能量输运导致的流体状态的时空演化信息,与之相关的诊断技术与工程研究一直以来都是ICF诊断能力建设的重要组成部分。介绍了作为我国ICF工程的主要实施单位之一,中国工程物理研究院激光聚变研究中心近年来在X光高速摄影技术研究方面取得重要进展,包括:(1)面向神光系列激光装置,开发了系列工程化的100 ps曝光高速摄影相机,整体达到国际先进水平,并在高灵敏探测、透射式带通滤波和结构小型化等方面形成中国特色;(2)提出微扫描门控、同视扫描分幅等10 ps曝光X光高速摄影新技术,为突破时间分辨瓶颈做出有益尝试;(3)在国内率先开展抗辐射加固高速摄影相机理论设计、技术验证与工程设计;(4)针对激光聚变靶碎片对设备安全的威胁,在国内首次开展靶碎片的理论建模与仿真研究,并开展首次验证实验,取得重要进展。

关键词：惯性约束聚变 X光分幅相机高速摄影技术抗辐射加固靶碎片

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移动背景介质下的三维中子输运算法研究

移动背景介质下的三维中子输运算法研究

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第十六届(2020年)核技术应用学术交流会暨第三届核材料技术创新学术会议

作者：徐龙飞沈华韵魏军侠北京应用物理与计算数学研究所北京 100094

在极端工程问题的物理过程中，背景介质通常具有与中子相当的运动速率，因此必须考虑介质运动对中子输运的影响。严格考虑流场对粒子输运的影响是异常复杂的工作，通过引入适当近似所导出的具有守恒形式的中子-流场耦合输运方程可较好... 详细信息

在极端工程问题的物理过程中，背景介质通常具有与中子相当的运动速率，因此必须考虑介质运动对中子输运的影响。严格考虑流场对粒子输运的影响是异常复杂的工作，通过引入适当近似所导出的具有守恒形式的中子-流场耦合输运方程可较好地捕捉到移动背景介质下中子输运行为的主要特征。基于SN 方法对耦合输运方程的角度变量进行离散，并首次给出了三维柱坐标系下耦合输运方程双重角度再分布项的离散方案。基于所研究的方法，先后在稳态问题和瞬态问题中分析了背景介质运动对中子输运的影响。数值结果表明：当介质运动速率达到中子飞行速率的1/10 时，背景介质运动对中子通量分布的影响不可忽略;背景介质运动对系统的临界性能有重要影响。

关键词：中子输运移动介质离散纵标曲坐标系双重角度再分布

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