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高压物理学报 2019年第4期33卷 72-79页

作者：彭克锋潘昊赵凯郑志军虞吉林中国科学技术大学近代力学系中国科学院材料力学行为和设计重点实验室安徽合肥230026 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

颗粒金属材料的宏观力学性能与其细观特性密切相关,金属粉末的冲击压缩问题有待深入研究。选用实验结果较为丰富的铜粉末作为研究对象,基于多颗粒有限元法建立了颗粒金属材料的二维数值分析模型,研究了铜粉末在冲击压缩下的力学行为。... 详细信息

颗粒金属材料的宏观力学性能与其细观特性密切相关,金属粉末的冲击压缩问题有待深入研究。选用实验结果较为丰富的铜粉末作为研究对象,基于多颗粒有限元法建立了颗粒金属材料的二维数值分析模型,研究了铜粉末在冲击压缩下的力学行为。数值计算结果表明,在较高速度冲击下颗粒金属材料呈现出高度局部化的变形带,变形带如同冲击波一样从冲击端向支撑端传播。利用速度场计算方法,计算得到了塑性冲击波波阵面的位置,进而获得了不同孔隙率(0.25~0.60)铜粉末的粒子速度与冲击波波速之间的 Hugoniot 关系,其在较高冲击速度(200~300 m/s)下与实验结果吻合较好。发展了以动态锁定应变为唯一参数的冲击波模型,较好地表征了铜粉末在较高速度冲击下的 Hugoniot 关系和波后应力。

关键词：颗粒金属材料冲击压缩多颗粒有限元法冲击波模型 Hugoniot 关系

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FP-1装置铝套筒内爆动力学过程的一维磁流体力学模拟

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物理学报 2018年第8期67卷 46-56页

作者：张扬戴自换孙奇志章征伟孙海权王裴丁宁薛创王冠琼沈智军李肖王建国北京应用物理与计算数学研究所北京100088 中国工程物理研究院流体物理研究所绵阳621900 中国工程物理研究院研究生院北京100088

作为一种重要的柱面会聚冲击和准等熵压缩加载源,磁驱动固体套筒内爆技术已广泛应用于高能量密度物理实验研究.针对FP-1装置驱动的固体套筒内爆动力学过程,建立了含强度的一维磁流体力学模型,并对典型实验进行了模拟.计算获得的套筒内... 详细信息

作为一种重要的柱面会聚冲击和准等熵压缩加载源,磁驱动固体套筒内爆技术已广泛应用于高能量密度物理实验研究.针对FP-1装置驱动的固体套筒内爆动力学过程,建立了含强度的一维磁流体力学模型,并对典型实验进行了模拟.计算获得的套筒内爆速度同实验结果较为相符.模拟结果显示,该装置在40 kV充压条件下,可以将直径3 cm,厚0.5 mm的铝套筒加速至1.1 km/s,内壁速度超过1.5 km/s,同时保持大部分材料为固体状态.内爆套筒与相同材料靶筒碰撞产生的冲击压力约9 GPa.改变靶筒内部填充气体的压力,可以获得不同的靶筒运动速度、轨迹以及反弹半径,以满足不同类型实验的研究需要.

关键词：固体套筒磁流体力学模拟 FP-1装置高能量密度物理

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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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固体热中子散射数据研制程序SIRIUS

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核动力工程 2018年第1期39卷 34-37页

作者：王佳胡泽华宋红州叶涛孙伟力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中子物理学重点实验室绵阳621900

基于热中子散射的相干弹性散射、不相干弹性散射、相干非弹性散射、不相干非弹性散射4种机制,开发了可用于固体材料热中子散射数据库(TSL)研制的SIRIUS程序,并采用第一性原理晶格动力学方法计算固体材料的声子谱和声子能态密度。在此基... 详细信息

基于热中子散射的相干弹性散射、不相干弹性散射、相干非弹性散射、不相干非弹性散射4种机制,开发了可用于固体材料热中子散射数据库(TSL)研制的SIRIUS程序,并采用第一性原理晶格动力学方法计算固体材料的声子谱和声子能态密度。在此基础上计算了简单面心立方晶格(FCC)结构的金属^(27)Al的热中子散射数据,与ENDF/B-Ⅶ.1库中数据基本符合,验证了程序和方法的正确性。

关键词：热中子散射数据相干非弹性散射 SIRIUS程序第一性原理金属^(27)Al

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非嵌入式多项式混沌方法在电磁模型验证与确认中的应用

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北京理工大学学报 2018年第9期38卷 946-952页

作者：伍月千鲍献丰周海京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高性能数值模拟软件中心北京100088

针对电磁模型验证与确认的量化分析方法进行研究.采用非嵌入式多项式混沌方法研究电磁模型仿真输入参数不确定引起的相关输出响应量的不确定度.在详细阐述了此方法的数学原理及实现步骤的基础上,数值结果验证了非嵌入式多项式混沌法可... 详细信息

针对电磁模型验证与确认的量化分析方法进行研究.采用非嵌入式多项式混沌方法研究电磁模型仿真输入参数不确定引起的相关输出响应量的不确定度.在详细阐述了此方法的数学原理及实现步骤的基础上,数值结果验证了非嵌入式多项式混沌法可以为电磁模型输入参数的不确定性对响应量的影响建立一种有效的不确定度传播及量化方法.针对带孔缝结构的机箱模型,采用非嵌入式混沌多项式方法研究了电磁波入射角度的不确定性对机箱中心点电场幅值的影响,在此基础上结合特征选择评估方法(feature selective validation,FSV)依据实际测量值对此电磁模型进行度量评估,最终给出评估等级.结果表明,机箱模型的评估为优异.

关键词：电磁模型验证与确认多项式混沌方法

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铝粉尘云团爆轰温压效应的数值模拟

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兵工学报 2018年第1期39卷 101-110页

作者：昝文涛洪滔董贺飞北京理工大学机电学院北京100081 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

为研究粉尘云团形成的爆轰波在空气中传播过程及对周围环境的温压效应和毁伤规律,采用时-空守恒元解元算法两相流模型模拟了当量比为1,颗粒半径为2μm的悬浮铝粉尘均匀分布形成的半径3.0 m的云团在空气中的爆轰波传播过程。研究结果表明... 详细信息

为研究粉尘云团形成的爆轰波在空气中传播过程及对周围环境的温压效应和毁伤规律,采用时-空守恒元解元算法两相流模型模拟了当量比为1,颗粒半径为2μm的悬浮铝粉尘均匀分布形成的半径3.0 m的云团在空气中的爆轰波传播过程。研究结果表明:在冲击波到达云团边界处3.0 m位置时压力达到最大值2.10 MPa,而后压力产生衰减;冲击波到达4.7 m时铝粉尘全部反应完毕无剩余;铝粉尘反应形成的火球会向外运动可到达10.0 m处,火球内中心区域为温度3 500 K以上、密度0.120 kg/m^3的高温低密度区域;冲击波到达24.5 m处超压为0.10 MPa,达到致人死亡标准;冲击波到达28.0 m处时超压为0.09 MPa,可致人严重损伤。

关键词：温压弹两相流铝粉尘数值模拟

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动载下裂纹应力强度因子计算的改进型扩展有限元法

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力学学报 2018年第3期50卷 599-610页

作者：文龙飞王理想田荣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

相较于常规扩展有限元法(extended finite element method,XFEM),改进型扩展有限元法(improved XFEM)解决了现有方法线性相关与总体刚度矩阵高度病态问题,在数量级上提升了总体方程的求解效率,克服了现有方法在动力学问题中的能量正确... 详细信息

相较于常规扩展有限元法(extended finite element method,XFEM),改进型扩展有限元法(improved XFEM)解决了现有方法线性相关与总体刚度矩阵高度病态问题,在数量级上提升了总体方程的求解效率,克服了现有方法在动力学问题中的能量正确传递、动态应力强度因子数值震荡、精度低下问题.本文基于改进型XFEM,采用Newmark隐式时间积分算法,重点研究了动载荷作用下扩展裂纹尖端应力强度因子的求解方法,与静力学方法相比,增加了裂纹扩展速度项与惯性项的贡献.通过数值算例研究了网格单元尺寸、质量矩阵、时间步长、裂尖加强区域、惯性项、扩展速度项及相互作用积分区域J-domain的网格与单元尺寸对动态应力强度因子求解精度的影响,验证了改进型XFEM计算动态裂纹应力强度因子方法的有效性.针对文献中具有挑战性的"I型半无限长裂纹先稳定后扩展"问题,改进型XFEM给出目前为止精度最好的动态应力强度因子数值解.

关键词：改进型XFEM 无额外自由度单位分解扩展裂纹动态应力强度因子线弹性断裂力学

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基于JMCT的堆外核仪表系统刻度系数计算

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原子能科学技术 2018年第10期52卷 1780-1785页

作者：付元光邓力李刚张宝印李瑞王鑫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

以三维蒙特卡罗粒子输运程序JMCT为主要数值模拟工具,计算了某反应堆多个运行循环下的堆外核仪表系统(RPN)功率量程刻度系数。使用直接蒙特卡罗模拟方法、响应矩阵方法和伴随蒙特卡罗方法,得到了多组RPN刻度系数,通过这些系数计算出不... 详细信息

以三维蒙特卡罗粒子输运程序JMCT为主要数值模拟工具,计算了某反应堆多个运行循环下的堆外核仪表系统(RPN)功率量程刻度系数。使用直接蒙特卡罗模拟方法、响应矩阵方法和伴随蒙特卡罗方法,得到了多组RPN刻度系数,通过这些系数计算出不同工况下的堆芯功率水平和轴向功率差,并与实测值进行了比对。结果表明,3种方法所得计算值与实测值的偏差均满足工程精度要求,其中伴随蒙特卡罗方法计算开销最小,验证了通过蒙特卡罗数值模拟得到RPN刻度系数的可行性。

关键词：蒙特卡罗模拟直接模拟响应矩阵伴随计算 RPN刻度系数

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JCOGIN粒子追踪算法优化

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原子能科学技术 2018年第8期52卷 1530-1536页

作者：王鑫邓力李刚付元光李瑞张宝印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

本文分析了多种先进蒙特卡罗程序的CSG粒子追踪算法,对JCOGIN粒子追踪模块进行了优化。粒子定位算法采取了边界粒子定位和源粒子位置预估,能减少一定量的粒子定位计算;径迹求交算法采取了安全距离优化和布尔二叉树展开,其中安全距离优... 详细信息

本文分析了多种先进蒙特卡罗程序的CSG粒子追踪算法,对JCOGIN粒子追踪模块进行了优化。粒子定位算法采取了边界粒子定位和源粒子位置预估,能减少一定量的粒子定位计算;径迹求交算法采取了安全距离优化和布尔二叉树展开,其中安全距离优化可减少电子输运径迹求交次数,布尔二叉树展开能使布尔体求交算法的时间复杂度降为O(n)。应用4个典型算例测试了优化效果,结果表明,粒子定位算法优化对于一般问题具有一定的优化效果,安全距离优化显著提升了电子输运效率,布尔二叉树展开大幅提升了JMCT对于非规则复杂几何的计算速度。

关键词： JCOGIN 粒子追踪算法优化布尔二叉树展开

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凝聚相炸药拐角爆轰的数值模拟

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含能材料 2018年第1期26卷 94-100页

作者：王星姜胜利赵寒月余一张蕾陈军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京100088

基于多介质可压缩流体方程和炸药反应速率方程构建了三维凝聚相炸药爆轰的物理模型,建立了适用于多相爆轰混合反应区计算的热力学平衡迭代方法并开发了高效稳定的爆轰并行模拟软件,基于对比试验验证了物理模型、数值方法和软件模块的正... 详细信息

基于多介质可压缩流体方程和炸药反应速率方程构建了三维凝聚相炸药爆轰的物理模型,建立了适用于多相爆轰混合反应区计算的热力学平衡迭代方法并开发了高效稳定的爆轰并行模拟软件,基于对比试验验证了物理模型、数值方法和软件模块的正确性。通过数值模拟不同拐角的爆轰过程,重点研究了凝聚相炸药拐角爆轰的波阵面结构、流场与化学反应的相互耦合和拐角处的二次起爆机理。结果表明,PBX9404炸药135°拐角比90°拐角衍射范围更大,波阵面结构受到当地流场波速的影响;爆轰波绕过拐角后由于流场涡流作用导致化学反应与前导激波解耦,形成临时"死区",随着拐角增大,拐角死区范围扩大;死区二次起爆的关键是混合反应区回爆波的作用时间大于拐角区域起爆的临界诱导时间。

关键词：凝聚相炸药拐角爆轰数值模拟

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