检索结果-内蒙古大学图书馆

爆炸与冲击 2025年

作者：黄超徐维铮曾繁张磐黄宇刘娜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中国工程物理研究院流体物理研究所

靠近水面的空中爆炸是舰船的重要威胁之一。为了研究水面传播冲击波的载荷特性，采用TNT/RDX（40/60）炸药开展了触水、近水和空中3种典型比高条件下的爆炸实验，测量得到了冲击波超压和爆炸的高速摄影图像。采用数值模拟方法进一步研... 详细信息

靠近水面的空中爆炸是舰船的重要威胁之一。为了研究水面传播冲击波的载荷特性，采用TNT/RDX（40/60）炸药开展了触水、近水和空中3种典型比高条件下的爆炸实验，测量得到了冲击波超压和爆炸的高速摄影图像。采用数值模拟方法进一步研究了爆炸现象和水面冲击波的载荷规律。结果表明：触水、近水和空中爆炸现象存在显著差异。触水爆炸时爆轰产物直接驱动水面形成半球形空腔，水坑边缘的水被挤压向上飞溅形成空心水柱；近水爆炸时爆轰产物对水面的碰撞作用相对较弱，水面上的冲击波主要以马赫波沿着水面向外传播；空中爆炸时冲击波在水面存在明显的规则和非规则反射区；在同等当量条件下，触水爆炸时的水面冲击波超压较近水爆炸的低，但水中冲击波压力更高，因此水面不能再看成刚性平面。通过数据拟合得到了触水和典型近水爆炸条件下，水面上水平距离0.5～4.0 m/kg1/3范围内的冲击波超压和正压持续时间计算公式，可为冲击波载荷计算和分析提供参考。

关键词：空中爆炸近水面触水水中爆炸冲击波实验数值模拟

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MSV-Net:面向科学模拟面体混合数据的超分重建方法

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计算机科学与探索 2023年第6期17卷 1321-1328页

作者：曹斯铭王晓华王弘堃曹轶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

高保真度的可视分析通常依赖大规模科学模拟产生的耦合几何模型的高分辨率网格数据,这对数据存储和流畅交互均提出了巨大挑战。提出了MSV-Net,一个面向大规模科学模拟面体混合数据的超分辨率重建方法。该网络为端到端的深度神经网络,通... 详细信息

高保真度的可视分析通常依赖大规模科学模拟产生的耦合几何模型的高分辨率网格数据,这对数据存储和流畅交互均提出了巨大挑战。提出了MSV-Net,一个面向大规模科学模拟面体混合数据的超分辨率重建方法。该网络为端到端的深度神经网络,通过多层非线性变换实现从低分辨数据到高分辨数据的混合绘制映射的联合学习;该网络舍弃了全连接层,不仅可以减少网络参数,而且能够提升网络的灵活性与可复用性。此外,构建了面向大规模电磁模拟应用的面体混合数据集MSV-Dataset,用于模型训练和验证。该数据集由采用不透明几何模型绘制耦合半透明体绘制的混合绘制的图像构成。与多种传统方法和深度学习方法进行了对比,定量分析结果显示,MOS绝对评价指标达到了4.1,重建准确率仅次于真实图像;基于混合数据绘制1500×1500分辨率的图像,采用直接绘制需要66.28 s,而采用MSV-Net则仅需要4.14 s,交互性能提升了约15倍。

关键词：科学数据可视化混合绘制大规模模拟超分辨率重建深度学习

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耦合非线性薛定谔方程组孤立子解的局部间断Petrov-Galerkin方法数值模拟

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工程数学学报 2024年第6期41卷 1109-1132页

作者：赵国忠蔚喜军包头师范学院数学科学学院包头014030 北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京100088

耦合非线性薛定谔方程组在量子物理、非线性光学、晶体物理、波色–爱因斯坦凝聚和水波动力学等很多物理领域有着重要的应用价值。提出了一种局部间断PetrovGalerkin方法。首先,将耦合非线性薛定谔方程组改写为一阶微分方程组。空间离... 详细信息

耦合非线性薛定谔方程组在量子物理、非线性光学、晶体物理、波色–爱因斯坦凝聚和水波动力学等很多物理领域有着重要的应用价值。提出了一种局部间断PetrovGalerkin方法。首先,将耦合非线性薛定谔方程组改写为一阶微分方程组。空间离散采用间断Petrov-Galerkin方法,时间离散采用三阶总变差不增Runge-Kutta方法。数值实验表明,该算法对线性元和二次元都能达到最优收敛阶。通过数值算例计算了质量、动量和能量守恒量,该算法可以很好地模拟单孤立子传输、双孤立子碰撞和三孤立子碰撞现象。此外,该算法可以在较长的时间间隔内模拟复杂波型的相互作用或传播,还可以模拟孤子传输和孤子产生现象。

关键词：局部间断Petrov-Galerkin方法耦合非线性薛定谔方程孤立子碰撞守恒量

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非正交网格上半导体漂移扩散模型的控制体有限元方法的研究

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计算物理 2025年

作者：马召灿李光荣赵振国中国工程物理研究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

本文通过将经典的Scharfetter-Gummel格式与矢量基函数结合，获得了一种在非正交网格上可以稳定、准确求解半导体漂移扩散方程的控制体有限元格式（CVFEM-SG）。应用该方法仿真了包括四边形网格MOSFET转移特征曲线、六面体网格BJT晶体... 详细信息

本文通过将经典的Scharfetter-Gummel格式与矢量基函数结合，获得了一种在非正交网格上可以稳定、准确求解半导体漂移扩散方程的控制体有限元格式（CVFEM-SG）。应用该方法仿真了包括四边形网格MOSFET转移特征曲线、六面体网格BJT晶体管的稳态Gummel特性曲线等算例，测试结果表明新方法对于TCAD建模后的棱边非正交的四边形/六面体等大变形网格仍然具有良好稳定性和准确性。

关键词：非正交网格漂移扩散模型 Scharfetter-Gummel格式控制体有限元

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15 nm Bulk nFinFET器件性能研究及参数优化

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强激光与粒子束 2024年第3期36卷 92-99页

作者：侯天昊范杰清赵强张芳郝建红董志伟华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

为研究Bulk FinFET工作时基本结构参数、器件温度和栅极材料对其性能的影响,建立了一个15 nm n型Bulk FinFET器件模型,仿真分析了不同栅长、鳍宽、鳍高、沟道掺杂浓度、器件工作温度、栅极材料对器件性能的影响,发现增长栅长、降低鳍宽... 详细信息

为研究Bulk FinFET工作时基本结构参数、器件温度和栅极材料对其性能的影响,建立了一个15 nm n型Bulk FinFET器件模型,仿真分析了不同栅长、鳍宽、鳍高、沟道掺杂浓度、器件工作温度、栅极材料对器件性能的影响,发现增长栅长、降低鳍宽和增加鳍高有助于抑制短沟道效应;1×10^(17)cm^(-3)以下的低沟道掺杂浓度对器件特性影响不大,但高掺杂会使器件失效;器件工作温度的升高会导致器件性能的下降;采用高K介质材料作为栅极器件性能优于传统材料SiO_(2)。

关键词： Bulk FinFET 短沟道效应器件性能参数优化栅极材料

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学科交叉多物理场耦合并行计算构件模型

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中国科学：信息科学 2023年第8期53卷 1560-1574页

作者：莫则尧杨章北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

随着高性能数值模拟对客观对象逼真度的不断增强,学科交叉特征凸显,带来多物理场耦合的多样性和动态演化,给并行计算带来了新的挑战.相对于单一学科或静态的多物理场耦合,挑战主要表现在两个方面,其一,如何降低耦合的复杂度;其二,如何... 详细信息

随着高性能数值模拟对客观对象逼真度的不断增强,学科交叉特征凸显,带来多物理场耦合的多样性和动态演化,给并行计算带来了新的挑战.相对于单一学科或静态的多物理场耦合,挑战主要表现在两个方面,其一,如何降低耦合的复杂度;其二,如何支撑提升耦合的可信度.本文提出一种跨学科并行计算构件模型,统一表征结构网格、非结构网格和组合几何的网格数据模型,构件化数据通信、负载平衡和数值计算功能,将耦合复杂度从平方量级降低到线性近优,并奠定了耦合可信度提升的并行计算基础.结构–流体–传热等跨学科多物理场耦合并行计算表明,本文提出的构件模型有效.

关键词：构件模型并行计算学科交叉多物理场耦合

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蒙特卡罗粒子输运软件JMCT非结构网格计算功能开发及检验

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原子能科学技术 2024年第12期58卷 2540-2545页

作者：谭笑邓力王鑫李瑞付元光史敦福刘鹏杨超南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

为开展蒙特卡罗方法及程序与确定论方法及程序之间的耦合计算,针对三维通用型多粒子输运蒙特卡罗软件JMCT,新近开发了支持非结构网格输运计算功能,使JMCT软件具备计算任意三维实体组合几何、结构和非结构网格下的粒子输运问题。选取秦... 详细信息

为开展蒙特卡罗方法及程序与确定论方法及程序之间的耦合计算,针对三维通用型多粒子输运蒙特卡罗软件JMCT,新近开发了支持非结构网格输运计算功能,使JMCT软件具备计算任意三维实体组合几何、结构和非结构网格下的粒子输运问题。选取秦山一期反应堆焊缝段屏蔽模型,分别采用3种几何离散处理,通过大规模并行计算取得了相近的结果,与实验测量值最大相对偏差小于14.29%,满足屏蔽对计算精度(20%)的要求,从而验证了算法的正确有效性。

关键词：蒙特卡罗确定论耦合计算结构/非结构网格秦山一期反应堆

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扩散方程在任意多边形网格上的高精度GDDG格式

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计算物理 2025年

作者：郭翰林尹丽崔霞中国工程物理研究院研究生院北京应用物理与计算数学研究所计算物理全国重点实验室

本文提出了一种基于泰勒基函数的广义直接间断有限元（GDDG）方法，用于求解任意多边形网格上的扩散方程。该方法适用于包含扭曲四边形或任意多边形的复杂网格结构。数值实验表明，GDDG方法在任意多边形网格上能够有效求解扩散方程，其... 详细信息

本文提出了一种基于泰勒基函数的广义直接间断有限元（GDDG）方法，用于求解任意多边形网格上的扩散方程。该方法适用于包含扭曲四边形或任意多边形的复杂网格结构。数值实验表明，GDDG方法在任意多边形网格上能够有效求解扩散方程，其中A类算法可以达到最优（k+1）阶L2收敛和k阶H1收敛，B类算法可以达到最优H1收敛，特定参数选取下可以达到最优L2收敛。进一步结合理论分析与数值实验，提出了GDDG方法中参数最佳选取准则。随后，通过测试变扩散系数问题和各向异性扩散问题，验证了GDDG方法对一般扩散问题的适用性。

关键词：扩散方程任意多边形网格高精度格式泰勒基函数直接间断有限元方法

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金属液相物态方程的快速计算方法及电子设备

金属液相物态方程的快速计算方法及电子设备

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作者：宋海峰方俊高兴誉咸家伟陈欣刘瑜刘海风赵艳红宋红州 100083 北京市海淀区花园路6号

本发明提供了金属液相物态方程的快速计算方法及电子设备；其中，该方法包括：基于金属的固体结构和固相Helmholtz自由能建立熔化方程，所建立的熔化方程考虑金属固体结构的不同以及不同的Grüneisen系数理论模型对高压熔化线的影... 详细信息

标准号: CN118113969A

本发明提供了金属液相物态方程的快速计算方法及电子设备；其中，该方法包括：基于金属的固体结构和固相Helmholtz自由能建立熔化方程，所建立的熔化方程考虑金属固体结构的不同以及不同的Grüneisen系数理论模型对高压熔化线的影响，提高了熔化线预估的置信度；此外，对目标方程进行自洽场迭代求解，得到作为待定量的液相冷能函数；在自洽场迭代求解中，采用多步混合方案实现液相冷能函数的修正，相比于现有技术中采用单步方案，加速了自洽场迭代收敛；以及，采用特定的冷能物态方程模型对该修正进行拟合得到新的液相冷能函数，避免了液相冷能函数在自洽场迭代中出现非物理行为，从而提高了金属液相物态方程的计算精度和效率。

关键词：冷能熔化物态方程迭代金属液求解修正预估电子设备迭代收敛多步混合高压熔化固体结构金属固体快速计算目标方程物理行为系数理论置信度自由能单步拟合金属

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MiniBranRAP:极小化分支判断数的AMG粗网格矩阵计算并行算法

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计算机工程与科学 2024年第7期46卷 1158-1166页

作者：杜皓毛润彰邓蕴桐黄思路徐小文中国工程物理研究院研究生院北京100094 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

代数多重网格(AMG)是科学工程计算与工业仿真领域求解大规模稀疏线性代数方程组最常用的算法之一。在启动(Setup)阶段的每个网格层,AMG需要基于限制算子R、当前细网格层矩阵A和插值算子P的稀疏矩阵乘积来计算粗网格矩阵A c=RAP,该过程是... 详细信息

代数多重网格(AMG)是科学工程计算与工业仿真领域求解大规模稀疏线性代数方程组最常用的算法之一。在启动(Setup)阶段的每个网格层,AMG需要基于限制算子R、当前细网格层矩阵A和插值算子P的稀疏矩阵乘积来计算粗网格矩阵A c=RAP,该过程是AMG并行性能的主要瓶颈。首先发现了主流AMG解法器中RAP并行算法由于分支判断的平方复杂度导致的性能瓶颈,并结合稀疏矩阵CSR的行主序特点,提出了具有线性复杂度分支判断数的RAP并行算法MiniBranRAP。该算法集成到JXPAMG解法器中,并通过实际应用算例验证了算法的有效性。测试结果表明,对于6个来自实际应用的典型算例,相对于Hypre最新版本的BoomerAMG解法器,基于MiniBranRAP的JXPAMG解法器在28个进程上将Setup阶段的计算效率平均加速3.3倍、最高加速9.3倍。

关键词：代数多重网格(AMG) 粗网格矩阵计算分支判断 Hypre JXPAMG

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