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中国科学：物理学、力学、天文学 2018年第9期48卷 100-110页

作者：王裴何安民邵建立孙海权陈大伟刘文斌刘军北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室.北京100081 中国工程物理研究院研究生院北京100088

当强冲击波从金属自由面反射时通常会发生微喷射现象,气体环境下,喷射颗粒将与气体相互作用而形成物质混合.微喷射与混合是战略武器研究中的关键和难点问题,亦是冲击压缩科学与工程领域研究的前沿和热点问题之一.作者与合作者长期从事... 详细信息

当强冲击波从金属自由面反射时通常会发生微喷射现象,气体环境下,喷射颗粒将与气体相互作用而形成物质混合.微喷射与混合是战略武器研究中的关键和难点问题,亦是冲击压缩科学与工程领域研究的前沿和热点问题之一.作者与合作者长期从事金属微喷射与混合问题理论和数值模拟研究,取得了一系列研究进展.本篇评述简要介绍我们围绕微喷射物理机制与影响因素、理论建模以及气粒混合问题开展的数值模拟和理论研究工作,以及取得的研究成果.主要包括以下几个方面:(1)微射流喷射数值模拟与理论建模;(2)微层裂破碎数值模拟与机理分析;(3)微喷混合数值模拟与动力学规律.

关键词：微喷射混合微射流微层裂

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可压流体Rayleigh-Taylor不稳定性的离散Boltzmann模拟

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物理学报 2018年第8期67卷 10-20页

作者：李德梅赖惠林许爱国张广财林传栋甘延标福建师范大学数学与信息学院福建省分析数学及应用重点实验室福州350117 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高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871 清华大学能源与动力工程系燃烧能源中心北京100084 北华航天工业学院廊坊065000

使用离散Boltzmann模型模拟了可压流体系统中多模初始情况下的Rayleigh-Taylor不稳定性.该离散Boltzmann模型等效于一个Navier-Stokes模型外加一个关于热动非平衡行为的粗粒化模型.通过模拟Riemann问题:Sod激波管、冲击波碰撞和热Couett... 详细信息

使用离散Boltzmann模型模拟了可压流体系统中多模初始情况下的Rayleigh-Taylor不稳定性.该离散Boltzmann模型等效于一个Navier-Stokes模型外加一个关于热动非平衡行为的粗粒化模型.通过模拟Riemann问题:Sod激波管、冲击波碰撞和热Couette流问题验证模型的有效性,所得数值结果与解析解一致.利用该模型对界面间断随机多模初始扰动的可压Rayleigh-Taylor不稳定性进行数值模拟研究,得到不稳定性界面演化过程的基本图像.由于黏性和热传导共同作用,一开始扰动界面被"抹平",演化较慢;随着模式互相耦合而减少,演化开始加速,并经历非线性小扰动阶段和不规则非线性阶段,而后发展成典型的"蘑菇状",后期进入湍流混合阶段.由于扰动模式的耦合与发展,轻重流体的重力势能、压缩能与动能相互转化,系统先是趋于热动平衡态,而后偏离热动平衡态以线性形式增长,接着再次趋于热动平衡态,最后慢慢远离热动平衡态.

关键词：离散Boltzmann方法 Rayleigh-Taylor不稳定性可压流体动理学模型

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高功率直接液冷固体薄片激光器的设计与实验

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中国激光 2018年第12期45卷 18-28页

作者：易家玉涂波曹海霞安向超廖原尚建力吴晶崔玲玲苏华阮旭高清松唐淳张凯中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室四川绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 复旦大学信息科学与工程学院上海200082

设计了一种新型高功率直接液冷固体薄片激光器,由数十至数百片透射薄片密集堆叠构成分布式增益系统,使特种激光冷却液在增益介质间的平板微流道内流动以实现薄片直接冷却,有效解决了传统高功率固体激光器中增益介质焊接于热沉引入的热... 详细信息

设计了一种新型高功率直接液冷固体薄片激光器,由数十至数百片透射薄片密集堆叠构成分布式增益系统,使特种激光冷却液在增益介质间的平板微流道内流动以实现薄片直接冷却,有效解决了传统高功率固体激光器中增益介质焊接于热沉引入的热致应力、焊接面变形等问题。对该激光器的腔内损耗、腔内像差等参数进行了优化设计。分析了影响光-光转换效率的关键因素,根据像差特点给出了光束质量控制方法。将20片薄片以特别角度密集堆叠构成增益模块,利用两个增益模块在稳腔和非稳腔中均实现了功率大于9kW的准连续波(QCW)偏振激光输出,且这一实验室光源的体积小于0.4m3。

关键词：激光器高功率激光固体激光薄片激光器直接液冷

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高速可压与多相复杂流体系统非平衡效应的离散Boltzmann建模与模拟

高速可压与多相复杂流体系统非平衡效应的离散Boltzmann建模与模拟

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第十一届全国流体力学学术会议

作者：甘延标许爱国林传栋赖惠林张玉东北华航天工业学院福建师范大学数学与信息学院北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室中山大学中法核工程与技术学院郑州大学力学与安全工程学院

物质世界是多尺度、非平衡的。如何实现从微观到宏观的跨尺度关联是多尺度物理力学的核心问题之一。非平衡统计力学是联系微观运动与宏观运动的桥梁;粗粒化建模是非平衡统计力学的基本手段。本报告简要介绍近年来课题组在高速可压与多... 详细信息

物质世界是多尺度、非平衡的。如何实现从微观到宏观的跨尺度关联是多尺度物理力学的核心问题之一。非平衡统计力学是联系微观运动与宏观运动的桥梁;粗粒化建模是非平衡统计力学的基本手段。本报告简要介绍近年来课题组在高速可压与多相复杂流体离散Boltzmann建模(Discrete Boltzmann Modeling,DBM)和模拟研究方面的进展,主要包括:(1)高速可压与多相复杂流体系统不同层级非平衡效应的DBM建模、模拟与分析;(2)非平衡程度的多角度描述(Kn数、粘性、热传导、基于非平衡量相空间中距离定义的非平衡强度等)与细粒化表征-相对非平衡程度;(3)基于非平衡行为与形态分析技术相结合的特征结构或模式的物理甄别与追踪技术设计方法,及其在流体不稳定性系统混合程度和发展速率表征、非平衡相变中失稳分解和相畴增长两个阶段划分,粘性、热传导、Pr数效应、可压效应、不同非平衡行为之间的关联、竞争与协同研究中的应用。

关键词：高速可压流体多相复杂流体多尺度非平衡离散玻尔兹曼方法

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多介质流体力学计算的谱体积方法

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爆炸与冲击 2017年第1期37卷 114-119页

作者：刘娜陈艺冰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计算物理实验室北京100088

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。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：流体力学谱体积方法高精度刚性气体多介质模板紧致

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相邻双侧边盖驱动方腔流动的三维线性整体稳定性

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气体物理 2018年第3期3卷 1-8页

作者：胡军李杰权北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

文章考察了相邻双侧边盖驱动方腔流动(即上壁面向右运动和左侧壁面向下运动)的三维线性整体稳定性.首先,采用Taylor-Hood有限元方法并经由Newton迭代过程计算得到双侧边盖驱动方腔流动的二维稳态基本流.其次, Taylor-Hood有限元在Chebys... 详细信息

文章考察了相邻双侧边盖驱动方腔流动(即上壁面向右运动和左侧壁面向下运动)的三维线性整体稳定性.首先,采用Taylor-Hood有限元方法并经由Newton迭代过程计算得到双侧边盖驱动方腔流动的二维稳态基本流.其次, Taylor-Hood有限元在Chebyshev Gauss配置点上进行离散,同时Gauss配置点也可以用于线性稳定性方程的高阶有限差分格式离散.然后,离散得到的矩阵形式的广义特征值问题可以结合shift-and-invert算法采用隐式重启Arnoldi方法计算.最后,通过对线性稳定性方程特征值的计算,发现了一个最不稳定的驻定模态和两对对称行波模态.最不稳定的三维驻定模态的临界Reynolds数为Re_c=261.5,远远小于二维不稳定的临界Reynolds数Re_c^(2d)=1 061.7.通过画出这3类三维不稳定模态的流向扰动速度和扰动涡量的空间等值面图像,可以发现不稳定扰动位于稳态基本流的两个主涡区域,因此可以认为主涡区域是三维扰动失稳的主要能量来源地.

关键词：边盖驱动方腔流动整体稳定性临界Reynolds数行波模态 Taylor—Hood有限元

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神光装置上X射线时空诊断技术概况与展望

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中国科学：物理学、力学、天文学 2018年第6期48卷 59-69页

作者：曹柱荣袁铮陈韬邓博王强强邓克立杨志文李晋缪文勇蒋炜袁永腾黎宇坤胡昕张继彦董建军丁永坤穆宝忠王峰刘慎业杨家敏江少恩张保汉中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 同济大学先进微结构材料教育部重点实验室上海200092

在激光惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion,ICF)实验研究中,对X射线的产生和演化过程的诊断和对物理实验参量调控以及模拟程序的校验起着至关重要的作用.针对激光聚变产生的X射线在时间、空间和能谱方面的特点,结合当前物理实验... 详细信息

在激光惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion,ICF)实验研究中,对X射线的产生和演化过程的诊断和对物理实验参量调控以及模拟程序的校验起着至关重要的作用.针对激光聚变产生的X射线在时间、空间和能谱方面的特点,结合当前物理实验对诊断技术的特殊要求,分别研发了以时间分辨、空间分辨和谱分辨为优势的X射线成像诊断设备.随着我国ICF实验研究的不断深入,国内X射线成像诊断设备的诊断能力得到了大幅度提升,某些自主提出的新概念诊断设备的技术性能甚至优于国外同类型诊断设备.

关键词：惯性约束聚变 X射线条纹相机 X射线分幅相机 Kirkpatrick-Baez显微镜 X光透射带通

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复杂流动过程的DBM建模与模拟研究进展

复杂流动过程的DBM建模与模拟研究进展

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中国核学会2019年学术年会

作者：许爱国张玉东甘延标陈锋林传栋赖惠林北京应用物理与计算数学研究所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华航天工业学院山东交通学院航空学院中山大学中法核工程与技术学院福建师范大学数学与信息学院福建省分析数学及应用重点实验室

本文基于离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM),简要概述近年来复杂流动过程的跨尺度物理建模与模拟的基本思路与研究进展。从数学建模角度来看,DBM模型与传统流体模型的典型差异就是使用离散Boltzmann方程取代原来的Navie... 详细信息

本文基于离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM),简要概述近年来复杂流动过程的跨尺度物理建模与模拟的基本思路与研究进展。从数学建模角度来看,DBM模型与传统流体模型的典型差异就是使用离散Boltzmann方程取代原来的Navier-Stokes(NS)方程组;但从物理建模角度来看,这一取代是有"增益"的:一个DBM模型相当于一个连续流体模型外加一个其他相关非平衡效应的粗粒化模型;该连续流体模型可以是,也可以超越NS。DBM在物理描述能力方面超越基于连续介质建模的NS方程组,在适用的时空尺度方面超越微观分子动力学方法。

关键词：离散Botlzmann方法 Navier-Stokes模型跨尺度建模非平衡行为

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2018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 2018年第12期40卷 2097-2102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京100190

本文根据2018年10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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地热储多场多相数值模拟与介尺度技术进展

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科技促进发展 2020年第3期16卷 359-366页

作者：赵亚洲庞忠和马智博周传辉马凌中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学北京100049 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 武汉科技大学城市建设学院武汉430065 天津大学机械工程学院中低温热能高效利用教育部重点实验室天津300072

热储工程系统具有很强的多样性和复杂性,随着当前地热开发利用需求的提高,裂隙介质热-流-力多场耦合复杂物理过程的高效模拟变得日益重要,它也是热储工程面临的关键技术问题。经典的多孔介质中的流动、传热和力学模拟技术已经得到了很... 详细信息

热储工程系统具有很强的多样性和复杂性,随着当前地热开发利用需求的提高,裂隙介质热-流-力多场耦合复杂物理过程的高效模拟变得日益重要,它也是热储工程面临的关键技术问题。经典的多孔介质中的流动、传热和力学模拟技术已经得到了很大的发展,但其内部的多相、多物质流动和传递过程的理论仍然不成熟,裂隙介质由于本身的多尺度特性,对其热-流-力多场耦合问题的研究更为复杂,新的研究方法体系亟须建立。鉴于此,本文综述了裂隙介质热-流-力多场耦合既有的研究现状,并指明了未来面向热储工程应用的新一代裂隙介质热-流-力耦合模拟技术发展趋势及关键问题。

关键词：地热储裂隙介质多场多相多物质多模式模拟技术

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