检索结果-内蒙古大学图书馆

强激光与粒子束 2018年第9期30卷 44-48页

作者：张芳束小建董志伟杨温渊孙会芳北京应用物理与计算数学研究所北京100094

提出采用分段变参数型折叠波导慢波结构提高器件增益的新方法。结合小信号理论分析和束-波互作用的三维PIC数值模拟,进行分段变参数型慢波结构的理论设计研究。通过0.345THz两段式折叠波导慢波结构的设计实现和模拟验证,结果证明,相同... 详细信息

提出采用分段变参数型折叠波导慢波结构提高器件增益的新方法。结合小信号理论分析和束-波互作用的三维PIC数值模拟,进行分段变参数型慢波结构的理论设计研究。通过0.345THz两段式折叠波导慢波结构的设计实现和模拟验证,结果证明,相同的电子注工作条件下,两段式慢波结构的电子转化效率和饱和功率相对于传统均匀型慢波结构提高了94%,并可以推广应用到多段式。

关键词：太赫兹折叠波导慢波结构分段变参数高增益

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微波气体放电等离子体与余辉中的动理学研究

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强激光与粒子束 2018年第5期30卷 62-66页

作者：杨薇周前红董志伟北京应用物理与计算数学研究所北京100094

研究了微秒脉冲聚焦微波束气体放电等离子体的动理学过程。数值模型基于自洽求解的微波电场亥姆霍兹方程、粒子连续性方程以及电子能量、气体分子振动能量和平动能量的平衡方程,并与等离子体动理学反应互相耦合。对比了国外报道的近期... 详细信息

研究了微秒脉冲聚焦微波束气体放电等离子体的动理学过程。数值模型基于自洽求解的微波电场亥姆霍兹方程、粒子连续性方程以及电子能量、气体分子振动能量和平动能量的平衡方程,并与等离子体动理学反应互相耦合。对比了国外报道的近期两项相关实验:次MW级X波段9.4GHz微波氮气击穿和MW级W波段110GHz微波大气击穿。在次MW级实验中,计算所得电子激发态N_2(C^3Π_u)的数密度与实验所测发射光谱第二正带隙的强度一致;在MW级实验中,模拟结果重复了发射光谱测量所得振动温度和平动温度对放电气压的依赖关系。结果揭示了上述模拟和实验符合的内在物理机制。

关键词：高功率微波气体放电等离子体能量平衡发射光谱

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固体炸药爆轰的一种考虑热学非平衡的反应流动模型

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物理学报 2018年第21期67卷 256-267页

作者：李诗尧于明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

基于固体炸药爆轰过程中化学反应混合区内的固相反应物与气相生成物处于力学平衡状态及热学非平衡状态的事实,提出一种考虑热学非平衡效应的反应流动模型来描述固体炸药的爆轰流动现象.该爆轰流动模型的主要特点是,在反应混合物Euler方... 详细信息

基于固体炸药爆轰过程中化学反应混合区内的固相反应物与气相生成物处于力学平衡状态及热学非平衡状态的事实,提出一种考虑热学非平衡效应的反应流动模型来描述固体炸药的爆轰流动现象.该爆轰流动模型的主要特点是,在反应混合物Euler方程和固相反应物质量守恒方程的基础上,通过附加一套关于固相反应物的组分物理量的流动控制方程来表达固相反应物与气相生成物之间的热学非平衡效应.根据反应混合区内固相反应物与气相生成物这两种化学组分保持各自内能守恒的混合规则,并借助它们具有压力相等的性质以及满足体积分数总和为1的条件,推导获得的附加方程有:固相反应物的内能演化方程、体积分数演化方程及反应混合物的压力演化方程.这样,建立的爆轰模型包括:反应混合物的质量守恒方程、动量守恒方程、总能量守恒方程、压力演化方程,以及固相反应物的质量守恒方程、内能演化方程、体积分数演化方程.对所获得的爆轰模型方程组采用一个时空二阶精度的有限体积法进行数值求解,典型爆轰问题算例结果表明本文提出的固体炸药爆轰模型是合理的.

关键词：固体炸药爆轰热学非平衡反应流动模型混合物总能守恒

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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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共形转塔气动光学效应时空特性研究（英文）

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应用光学 2019年第6期40卷 1022-1032页

作者：路大举张凯董航徐明苏华中国工程物理研究院高能激光重点实验室四川绵阳621900 中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

研究了相同马赫数、相近雷诺数、不同口径(400 mm和2 000 mm)共形转塔的气动光学效应,系统地给出了发射方向不同时气动光学效应导致的光束倾斜角和光束质量因子的时间变化特性、统计特性以及时间相关特性。发现多数场景下气动光学效应... 详细信息

研究了相同马赫数、相近雷诺数、不同口径(400 mm和2 000 mm)共形转塔的气动光学效应,系统地给出了发射方向不同时气动光学效应导致的光束倾斜角和光束质量因子的时间变化特性、统计特性以及时间相关特性。发现多数场景下气动光学效应中平均流场效应占主要部分,平均流场效应的特征频率由绕流流场的特征频率决定。尺寸效应的研究表明,缩比实验可以有效模拟实际飞行状态下气动光学效应的统计特性,但无法准确模拟其时间相关特性。开展了前向发射时发射方向的优化选择,指出发射方向在中轴线上天顶角约为40°时,气动光学效应导致的波前畸变统计值和涨落值最小,并且发射光束半径增加会导致平均流场效应快速增加,但湍流效应基本不变。

关键词：砖塔半径平均流场效应湍流效应光束质量倾斜

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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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深度学习:材料微结构与物性研究中的新动力

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现代物理 2019年第6期9卷 263-276页

作者：卢果段素青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

材料的微结构决定了其宏观性质。传统的自下而上的多尺度方法提供了研究微结构和物性关联的整体思路,但针对材料的微观、介观和宏观建模都存在诸多困难,其中不同尺度描述的衔接就极具挑战。随着计算能力以摩尔定律式的提升,和人工智能... 详细信息

材料的微结构决定了其宏观性质。传统的自下而上的多尺度方法提供了研究微结构和物性关联的整体思路,但针对材料的微观、介观和宏观建模都存在诸多困难,其中不同尺度描述的衔接就极具挑战。随着计算能力以摩尔定律式的提升,和人工智能特别是深度学习的爆炸式进展,基于数据驱动的材料研究成当今世界的研究热点,并在晶体结构预测、稳定性分析、状态方程、光学性质、化学合成等领域都取得了很好的应用效果。深度学习的快速计算和可靠的预测能力能够极大的提升材料模拟效率。其广泛适用性为材料微结构与多尺度模拟中的一些传统难题提供了新的研究思路,有望促进材料微结构与物性的研究,为基于微介观机理的宏观物性建模、满足工程应用要求的材料性质预测提供了新的研究方向。本文将简要介绍深度学习的原理及常用的神经网络类型,概述材料微结构与多尺度建模中的主要方法,随后介绍深度学习在材料微结构与物性研究中的进展,并展望该方法在材料多尺度模拟领域中的发展。

关键词：深度学习材料微结构与物性多尺度模拟

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基于离散Boltzmann方法的微尺度流动与传热特性研究

基于离散Boltzmann方法的微尺度流动与传热特性研究

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第十一届全国流体力学学术会议

作者：张玉东许爱国邱京江卫洪涛卫荣汉郑州大学力学与安全工程学院力学系北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室

随着微流控芯片和微机电系统(MEMS)的飞速发展,微尺度下的流动与传热特性逐渐成为人们关注的热点。在微米尺度下,流体的流动与传热特性表现出与宏观尺度迥异的特征,比如壁面附近的速度滑移、温度跳变和Knudsen层,热蠕动效应,非傅里叶导... 详细信息

随着微流控芯片和微机电系统(MEMS)的飞速发展,微尺度下的流动与传热特性逐渐成为人们关注的热点。在微米尺度下,流体的流动与传热特性表现出与宏观尺度迥异的特征,比如壁面附近的速度滑移、温度跳变和Knudsen层,热蠕动效应,非傅里叶导热特性等。其主要原因是在微尺度下,流体分子与流道的特征尺度相比不再是一个可以忽略的小量,因此传统基于连续介质假设的的宏观流体模型难以准确描述微尺度下的流体流动与传热特征。此时需要考虑对流体方程进行修正,或直接从微介观角度对流体系统进行建模。本文将介绍基于Boltzmann方程的介观动理学模型(离散Boltzmann方法,DBM)的建模思路以及其在微尺度流动与传热应用方面的最新进展,包括不同阶次DBM对于速度滑移的描述性能分析,DBM在液体流动建模方面的进展,微尺度流动与传热的壁面效应以及微尺度流动非平衡特性的动理学机理等。

关键词：微机电系统壁面效应动理学模型离散Boltzmann方法

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用于光线衍射传输问题的求解方法及系统

用于光线衍射传输问题的求解方法及系统

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作者：刘勤勇刘晓萌 100088 北京市海淀区花园路6号

本发明公开了一种用于光线衍射传输问题的求解方法及系统，涉及光学领域。该方法包括：构建计算区域网格；对计算区域网格内的主光线进行追迹，将主光线穿过的晶体的第一个分界面扩展为无限大平面；对计算区域网格内的其他光线进行追迹... 详细信息

标准号: CN111965837A

本发明公开了一种用于光线衍射传输问题的求解方法及系统，涉及光学领域。该方法包括：构建计算区域网格；对计算区域网格内的主光线进行追迹，将主光线穿过的晶体的第一个分界面扩展为无限大平面；对计算区域网格内的其他光线进行追迹，确定其他光线与无限大平面的交点；根据交点判断其他光线与主光线是否同侧，如果不同侧，则生成其他光线的虚光线，虚光线为假定在晶体内传播的虚拟光线，与主光线遵循相同的物理传播规律；根据主光线和虚光线进行衍射传输问题的求解。本发明可以用于任意形状的平面反射的衍射传输计算过程，具有实用性强的优点，解决了光线在不平行平面内传播的过程中，传统的光场衍射传输求解方法无法适用的问题。

关键词：主光线计算区域求解网格衍射传输问题追迹无限大平面光线衍射光学领域计算过程交点判断平面反射传输不平行传统的分界面晶体的构建光场同侧传播虚拟穿过

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辐射输运问题的保渐近SCB算法

辐射输运问题的保渐近SCB算法

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第十九届中国空气动力学物理气体动力学学术交流会

作者：李双贵北京应用物理与计算数学研究所

面向多尺度、多物理、非线性辐射输运数值模拟的需求,本文构造了保渐近扩散性质的SCB耦合算法。基于算子分裂的思想,在单元子网格控制体上实现辐射与电子的能量耦合,在单元网格控制体上实现电子热传导及其与离子的能量耦合,并给出电子... 详细信息

面向多尺度、多物理、非线性辐射输运数值模拟的需求,本文构造了保渐近扩散性质的SCB耦合算法。基于算子分裂的思想,在单元子网格控制体上实现辐射与电子的能量耦合,在单元网格控制体上实现电子热传导及其与离子的能量耦合,并给出电子能量在单元网格和单元子网格上的守恒重映。离散渐近分析得到辐射与电子的耦合计算保持了连续方程的渐近扩散性质,其扩散流的表达式在正交网格上可退化为扩散方程经典的五点格式。数值算例验证了理论结果,光性厚区域网格剖分不再受限于一个光学厚度,而仅需分辨物理量的梯度变化,避免了网格过度细分而带来的巨额计算量,在确保数值解计算精度的条件下大幅提高了计算效率。

关键词：辐射输运渐近保持 SCB格式

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