检索结果-内蒙古大学图书馆

航空学报 2016年第12期37卷 3668-3674页

作者：周蕊李晓鹏北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京100094 中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室北京100190

连续旋转爆轰发动机(CRDE)中燃料和氧化剂的快速掺混是实现爆轰波成功起爆和稳定传播的重要前提,然而目前国际上关于这方面的研究还相对较少。本文采用大涡模拟(LES)方法,对非预混CRDE中燃料和氧化剂的混合过程及其主要机理开展深入研... 详细信息

连续旋转爆轰发动机(CRDE)中燃料和氧化剂的快速掺混是实现爆轰波成功起爆和稳定传播的重要前提,然而目前国际上关于这方面的研究还相对较少。本文采用大涡模拟(LES)方法,对非预混CRDE中燃料和氧化剂的混合过程及其主要机理开展深入研究。研究结果表明,非预混CRDE流场中存在欠膨胀特征、大尺度涡结构,以及回流区等复杂的流动现象,其中由于Kelvin-Helmholtz(K-H)不稳定性产生的大尺度湍流涡结构是促进氢/氧混合的主要机制。此外,本文还考察了氧气喷注位置对非预混CRDE的流场结构和混合特征的影响,发现氧气喷注位置会影响射流剪切层形态、涡尺度,以及回流区分布等,进而影响氢气和氧气射流的混合过程和混合程度。与其他进气位置相比,氧气在靠近内壁面喷注时更有利于氢/氧的快速掺混。

关键词：连续旋转爆轰发动机非预混喷注大涡模拟混合喷注位置爆轰

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化学反应流的非平衡效应研究——基于离散Boltzmann方法

化学反应流的非平衡效应研究——基于离散Boltzmann方法

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中国力学大会-2017暨庆祝中国力学学会成立60周年大会

作者：张玉东许爱国张广财陈志华南京理工大学瞬态物理国家重点实验室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大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室

伴随着化学反应的流体系统蕴含复杂的非平衡效应,其中包括动力学非平衡、热力学非平衡以及化学反应非平衡。传统的宏观流体模型,一般是基于平衡态假设(Euler方程)或仅仅考虑线性响应的非平衡效应(Navier-Stokes方程),对于更深层次的非... 详细信息

伴随着化学反应的流体系统蕴含复杂的非平衡效应,其中包括动力学非平衡、热力学非平衡以及化学反应非平衡。传统的宏观流体模型,一般是基于平衡态假设(Euler方程)或仅仅考虑线性响应的非平衡效应(Navier-Stokes方程),对于更深层次的非平衡效应的度量,目前并没有成熟有效的方法。近些年,我们课题组在有限差分格子Boltzmann方法的基础上,从物理建模角度出发,发展了离散Boltzmann方法,可以在一定程度上有效研究流体系统的非平衡效应。本文基于离散Boltzmann方法,进一步将其应用于化学反应流动过程的模拟,以爆轰系统为例,考察了三种非平衡效应的作用。从离散Boltzmann方法角度重新考察Navier-Stokes方程中粘性项和热流项的作用,发现这两项其实分别相当于一种非组织动量流(Non-Organized Momentum Fluxes,NOMF)与非组织能量流(Non-Organized Energy Fluxes,NOEF)。基于Gibbs关系,发现化学反应流动过程中的熵产生来源于非组织动量流、非组织能量流以及化学反应效应三个方面,并推导出了熵产生率与这三种效应之间的关系。结合爆轰过程的模拟,对比研究了在不同反应速率特性条件下三种效应对熵产生率的影响。

关键词：非平衡效应离散Boltzmann方法非组织动量流非组织能量流熵产生率

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高应变率压缩下纳米孔洞对金属铝塑性变形的影响研究

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物理学报 2015年第17期64卷 1-8页

作者：第伍旻杰胡晓棉中国工程物理研究院研究生部北京100088 北京应用物理与计算数学研究所计算物理国家重点实验室北京100088

本文利用分子动力学模拟方法研究了含纳米孔洞金属铝在[110]晶向高应变率单轴压缩下弹塑性变形的微观过程.对比单孔洞和完整单晶的模型,讨论了多孔金属的应力应变关系及其位错发展规律.研究结果表明,对于多孔模型的位错积累过程,位错密... 详细信息

本文利用分子动力学模拟方法研究了含纳米孔洞金属铝在[110]晶向高应变率单轴压缩下弹塑性变形的微观过程.对比单孔洞和完整单晶的模型,讨论了多孔金属的应力应变关系及其位错发展规律.研究结果表明,对于多孔模型的位错积累过程,位错密度随应变的增加可大致分为两个线性阶段.由同一个孔洞生成的位错在相互靠近过程中,其滑移速度越来越小;随着位错继续滑移,源自不同孔洞的位错之间开始交叉相互作用导致应变硬化.达到流变峰应力之后又由于位错密度增殖速率升高发生软化.当应变增加到11.8%时,所有孔洞几乎完全坍缩,并观察到在此过程中有棱位错生成.

关键词：分子动力学纳米孔洞纳米多孔位错

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松弛方法在计算凝聚炸药爆轰问题中的应用

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爆炸与冲击 2015年第6期35卷 785-791页

作者：陈秋阳于明中国工程物理研究院研究生部北京100088 北京应用物理与计算数学研究所计算物理国家重点实验室北京100094

利用松弛近似,将非线性的凝聚炸药爆轰控制方程转化为线性的松弛方程组,并采用五阶WENO格式和五阶线性多步显隐格式对线性松弛方程组进行空间方向和时间方向的离散,由此建立具有高精度和高分辨率性质的计算凝聚炸药爆轰的松弛方法。建... 详细信息

利用松弛近似,将非线性的凝聚炸药爆轰控制方程转化为线性的松弛方程组,并采用五阶WENO格式和五阶线性多步显隐格式对线性松弛方程组进行空间方向和时间方向的离散,由此建立具有高精度和高分辨率性质的计算凝聚炸药爆轰的松弛方法。建立的松弛方法可以避免求解Riemann问题及计算非线性通量的Jacobi矩阵,同时无需分裂处理反应源项。通过对凝聚炸药的平面一维定常爆轰波结构及球面一维聚心、散心爆轰起爆和传播过程的数值模拟,验证了所建立的松弛方法能够很好地计算凝聚炸药爆轰问题。

关键词：爆炸力学松弛方法高分辨格式凝聚炸药爆轰波

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复杂流动过程的DBM建模、模拟与分析研究进展

复杂流动过程的DBM建模、模拟与分析研究进展

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第十六届中国交叉科学会议

作者：许爱国张广财北京应用物理与计算数学研究所计算物理国家重点实验室北京 100088 北京大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京 100871 北京应用物理与计算数学研究所计算物理国家重点实验室北京 100088

自然界、国防与工业领域诸多问题的研究依托于复杂流体系统的建模与模拟。这类系统的物理建模、算法设计与特征分析均存在较强的挑战性。复杂的受力与弛豫导致丰富、复杂的流动与热动非平衡行为与效应。在爆燃、爆轰等复杂过程中,化学... 详细信息

自然界、国防与工业领域诸多问题的研究依托于复杂流体系统的建模与模拟。这类系统的物理建模、算法设计与特征分析均存在较强的挑战性。复杂的受力与弛豫导致丰富、复杂的流动与热动非平衡行为与效应。在爆燃、爆轰等复杂过程中,化学反应引起的放热、压缩甚至冲击等过程的介入进一步加剧了系统行为的复杂程度。随着对非平衡相变、冲击、爆燃、爆轰等复杂物理过程认知需求的提高和对系统主要特征、粗线条行为的逐渐了解和掌握,系统内的各种微介观结构与非平衡效应当前正在成为人们日益关注的热点。在Boltzmann 方程基础上经过两次重要的粗粒化物理建模得到的离散Boltzmann 方法(DiscreteBoltzmann Method,DBM)正在成为爆轰等非平衡复杂流动过程的一种全新的动理学描述、建模、模拟和分析方法。本报告综述我们课题组近年来在这一领域的主要进展。内容重点体现：(1)从数学建模角度,DBM 模型与传统流体模型的唯一差异就是使用离散Boltzmann 方程取代原来的Navier-Stokes 方程;但从物理建模角度,一个DBM 模型相当于一个传统流体模型外加一个关于热动非平衡效应的粗粒化模型。(2)通过DBM 提供的信息,可以建立“无组织动量流”、“无组织能量流”、化学反应速率与熵增率之间的关系式。(3)DBM 所提供的非平衡特征已经用于特征区域真实分布函数主要特征的恢复、复杂流体系统内各种界面的物理甄别与追踪、相变动理学研究中划分“亚稳相分解”和“相畴增长”两个阶段的物理判据、Rayleigh-Taylor 不稳定性研究中划分可压效应两个阶段的物理判据。(4)在爆轰波附近,黏性和热传导降低局域热动非平衡,但增强整体热动非平衡效应。

关键词：复杂流体非平衡动理学建模复杂物理场分析

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复杂流动过程的DBM建模、模拟与分析研究进展

复杂流动过程的DBM建模、模拟与分析研究进展

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第十六届全国交叉科学会议

作者：许爱国张广财北京应用物理与计算数学研究所计算物理国家重点实验室北京大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室

自然界、国防与工业领域诸多问题的研究依托于复杂流体系统的建模与模拟。这类系统的物理建模、算法设计与特征分析均存在较强的挑战性。复杂的受力与弛豫导致丰富、复杂的流动与热动非平衡行为与效应。在爆燃、爆轰等复杂过程中,化学反应引起的放热、压缩甚至冲击等过程的介入进一步加剧了系统行为的复杂程度。随着对非平衡相变、冲击、爆燃、爆轰等复杂物理过程认知需求的提高和对系统主要特征、粗线条行为的逐渐了解和掌握,系统内的各种微介观结构与非平衡效应当前正在成为人们日益关注的热点。在Boltzmann方程基础上经过两次重要的粗粒化物理建模得到的离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM)正在成为爆轰等非平衡复杂流动过程的一种全新的动理学描述、建模、模拟和分析方法。本报告综述我们课题组近年来在这一领域的主要进展。内容重点体现:(1)从数学建模角度,DBM模型与传统流体模型的唯一差异就是使用离散Boltzmann方程取代原来的Navier-Stokes方程;但从物理建模角度,一个DBM模型相当于一个传统流体模型外加一个关于热动非平衡效应的粗粒化模型。(2)通过DBM提供的信息,可以建立―无组织动量流‖、―无组织能量流‖、化学反应速率与熵增率之间的关系式。(3)DBM所提供的非平衡特征已经用于特征区域真实分布函数主要特征的恢复、复杂流体系统内各种界面的物理甄别与追踪、相变动理学研究中划分―亚稳相分解‖和―相畴增长‖两个阶段的物理判据、Rayleigh-Taylor不稳定性研究中划分可压效应两个阶段的物理判据。(4)在爆轰波附近,黏性和热传导降低局域热动非平衡,但增强整体热动非平衡效应。

关键词：复杂流体非平衡动理学建模复杂物理场分析

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复杂流动过程的DBM动理学建模与模拟

复杂流动过程的DBM动理学建模与模拟

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第十四届全国物理力学学术会议

作者：许爱国张广财北京应用物理与计算数学研究所计算物理国家重点实验室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

复杂流体系统的形式各异,广泛存在于自然界和工程物理等领域。基于Navier Stokes的传统宏观流体模型不足以描述系统内极其复杂的非平衡行为,而微观粒子模拟在时间和空间尺度上往往不能满足实际需求,因此包含大量微介观结构、复杂非平衡... 详细信息

复杂流体系统的形式各异,广泛存在于自然界和工程物理等领域。基于Navier Stokes的传统宏观流体模型不足以描述系统内极其复杂的非平衡行为,而微观粒子模拟在时间和空间尺度上往往不能满足实际需求,因此包含大量微介观结构、复杂非平衡行为的复杂流动系统的物理建模、算法设计与信息提取均存在较高的挑战性。在Boltzmann方程基础上经过两次重要的粗粒化物理建模得到的离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM)正在成为冲击波、燃烧、流体不稳定性、相变等非平衡复杂流体系统的一种全新的动理学描述、建模、模拟和分析方法。本报告综述本课题组近年来在该领域的主要进展。内容重点体现:(1)从数学建模角度,DBM模型与传统流体模型的唯一差异就是用离散Boltzmann方程取代原来的Navier-Stokes方程,但从物理建模角度,一个DBM模型相当于一个传统的流体模型外加一个关于热动非平衡效应的粗粒化模型;(2)利用DBM提供的信息,可以建立"无组织动量流"、"无组织能量流"、化学反应速率与熵增率之间的解析关系式;(3)DBM所提供的非平衡特征已经用于特征区域分布函数的主要特征恢复、复杂流体系统内各种界面的物理甄别与追踪、相变研究中划分"亚稳相分解"和"相畴增长"两个阶段的物理判据、Rayleigh Taylor不稳定性研究中划分可压效应两个阶段的物理判据等;(4)除了可以从更基本的层面理解相应物理系统的特征、机制和规律外,研究结果可为现有程序或软件中宏观模型的改进(如修正项的构造)提供物理参考。

关键词：复杂流体非平衡动理学建模复杂物理场分析

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多相复杂流体中非平衡效应的数值模拟与理论解析:基于离散Boltzmann方法

多相复杂流体中非平衡效应的数值模拟与理论解析:基于离散Boltzma...

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中国物理学会2016年秋季会议

作者：甘延标许爱国张广财赖惠林北华航天工业学院廊坊 065000 北京应用物理与计算数学研究所计算物理国家重点实验室北京 100088 北京大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871 北京应用物理与计算数学研究所计算物理国家重点实验室北京 100088 福建师范大学数学和计算机科学学院福州 350007

多相复杂流体的特点之一是系统内复杂的受力与丰富的弛豫，而这必然导致千姿百态、丰富多彩的流动(hydrodynamic)与热动(thermodynamic)非平衡行为与效应，很多情况下无法精确地予以描述或解析。本工作通过Chapman-Enskog多尺度展开理... 详细信息

多相复杂流体的特点之一是系统内复杂的受力与丰富的弛豫，而这必然导致千姿百态、丰富多彩的流动(hydrodynamic)与热动(thermodynamic)非平衡行为与效应，很多情况下无法精确地予以描述或解析。本工作通过Chapman-Enskog多尺度展开理论推导了多相流系统中非平衡效应的解析表达式，确定了完备描述非平衡所需要离散平衡态分布函数满足的动理学矩关系，发现共有30个独立分量。

关键词：复杂多相流相流离散Boltzmann模型热动非平衡效应

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燃烧系统的离散Boltzmann建模与模拟研究进展

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物理学报 2015年第18期64卷 31-56页

作者：许爱国张广财应阳君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 北京大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871 理论物理国家重点实验室(中国科学院理论物理研究所) 北京100190 爆炸科学与技术国家重点实验室(北京理工大学) 北京100081

燃烧系统的诸多模拟依托于流体建模,离散Boltzmann方法(discrete Boltzmann method,DBM)是近年来发展起来的一种新的流体介观建模方法.本文简要评述DBM发展的两个方向——Navier-Stokes等偏微分方程的数值逼近解法和复杂系统的微介观动... 详细信息

燃烧系统的诸多模拟依托于流体建模,离散Boltzmann方法(discrete Boltzmann method,DBM)是近年来发展起来的一种新的流体介观建模方法.本文简要评述DBM发展的两个方向——Navier-Stokes等偏微分方程的数值逼近解法和复杂系统的微介观动理学建模.主要介绍在燃烧系统模拟方面DBM已有的工作、新近的思路、与传统流体建模的异同以及近期的研究成果.本文重点传递的信息为:作为复杂系统微介观动理学建模出现的DBM在模拟过程中同时给出"流动"及其相伴随的、关系最密切的那部分"热动"非平衡效应;它为燃烧等复杂系统中各类非平衡行为的描述、非平衡信息的提取、非平衡程度的度量提供了一种简洁、有效的方法;它所提供的热动非平衡测量量有两类:一类是直接比较分布函数和平衡态分布函数的动理学矩关系得到的,一类是来自于Chapman-Enskog多尺度分析给出的热传导和黏性项.基于第二类DBM,可以实现(燃烧等)一大类复杂流体系统的多尺度物理建模.

关键词：离散Boltzmann方法非平衡效应燃烧复杂流体

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非平衡化学反应流系统的离散Boltzmann建模与模拟与分析

非平衡化学反应流系统的离散Boltzmann建模与模拟与分析

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中国物理学会2016年秋季会议

作者：许爱国张广财张玉东北京应用物理与计算数学研究所计算物理国家重点实验室北京 100088 北京大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871 中国工程物理研究院研究生院北京 10 北京应用物理与计算数学研究所计算物理国家重点实验室北京 100088 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研究生院北京 100088

非平衡化学反应流广泛于自然界和工程物理等领域。因为基于Navier-Stokes的传统宏观流体建摸不足以描述系统内极其复杂的非平衡行为，而微观粒子模拟在时间和空间尺度方面往往又不能实际需求，所以包含大量微介观结构、复杂非平衡行为... 详细信息

非平衡化学反应流广泛于自然界和工程物理等领域。因为基于Navier-Stokes的传统宏观流体建摸不足以描述系统内极其复杂的非平衡行为，而微观粒子模拟在时间和空间尺度方面往往又不能实际需求，所以包含大量微介观结构、复杂非平衡行为的化学反应流系统的物理建模、算法设计与信息提取均存在较强的挑战性！

关键词：非平衡系统化学反应流复杂物理场分析

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