检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机工程与设计 2016年第1期37卷 189-194页

作者：刘兴伟程汤培邵景力中国地质大学(北京)水资源与环境学院北京100083 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 北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100094

为解决大规模地下水流数值模拟参数估值计算时间过长的问题,基于粗粒度任务分解方法,采用消息传递接口（message passing interface,MPI）实现地下水流模拟程序MODFLOW中参数估值灵敏度分析部分的并行。利用多个分区规模的模型验证并行... 详细信息

为解决大规模地下水流数值模拟参数估值计算时间过长的问题,基于粗粒度任务分解方法,采用消息传递接口（message passing interface,MPI）实现地下水流模拟程序MODFLOW中参数估值灵敏度分析部分的并行。利用多个分区规模的模型验证并行程序的正确性和有效性,对不同参数规模下的加速比情况进行分析,分析结果表明,对16个参数问题进行参数估值,并行程序在1~16个进程下得到了1.74~8.32的加速比,在8进程下取得了5.91的超线性加速,有效提高了地下水流数值模拟参数估值计算速度。

关键词：并行计算消息传递接口加速比参数估值地下水流模拟程序地下水数值模拟

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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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一个高效的离散Boltzmann爆轰模型

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计算物理 2016年第5期33卷 505-515页

作者：张玉东许爱国张广财祝成民北京航空航天大学宇航学院北京100191 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

构建一个适用于爆轰过程模拟的离散Boltzmann模型.该模型由一个离散Boltzmann方程和一个唯象反应率方程构成;在物理建模上,它等效于一个传统Navier-Stokes模型外加一个关于热动非平衡行为的粗粒化模型.与传统流体模型相比,它能够提供更... 详细信息

构建一个适用于爆轰过程模拟的离散Boltzmann模型.该模型由一个离散Boltzmann方程和一个唯象反应率方程构成;在物理建模上,它等效于一个传统Navier-Stokes模型外加一个关于热动非平衡行为的粗粒化模型.与传统流体模型相比,它能够提供更多的动力学和动理学信息.该模型采用16个离散速度,相比于使用33个离散速度的模型具有更高的运算效率,模型中引入了额外自由度,通过调节额外自由度的数目,可以模拟各种不同比热比的爆轰.采用爆轰问题中的一些经典算例对所建立的模型进行数值验证.结果表明:该模型不仅对传统流体模型所能模拟的爆轰问题有效,而且能够用于一些传统流体模型不能描述的非平衡过程,有利于对爆轰问题的深入研究.

关键词：爆轰离散Boltzmann模型唯象反应率模型非平衡信息

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高阶谱体积气体动理学格式

高阶谱体积气体动理学格式

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第十八届全国流体力学数值方法研讨会

作者：刘娜汤华中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 计算物理重点实验室北京 100088 北京大学数学科学学院北京100871

本文提出了一种求解可压缩流体的模板紧致的高精度动理学格式，称为高阶谱体积气体动理学格式(SVGKS)。以k阶SVGKS为例，将计算区域划分为若干谱体积元，再将谱体积元进一步划分为k个控制体或单元(例如通过在谱体积元内选择高斯点等)。

关键词：谱体积气体动理学格式 BGK模型模板紧致

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爆轰波在炸药-金属界面上的折射分析

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物理学报 2015年第11期64卷 288-297页

作者：于明孙宇涛刘全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

针对爆轰波在炸药-金属界面上折射时由实验获得的金属折射冲击波压力与经典爆轰波极曲线理论预测的压力存在显著差异这一问题,本文展开了进一步的理论和数值模拟分析研究.首先通过分析指出经典爆轰波极曲线理论的缺陷,并对爆轰波极曲线... 详细信息

针对爆轰波在炸药-金属界面上折射时由实验获得的金属折射冲击波压力与经典爆轰波极曲线理论预测的压力存在显著差异这一问题,本文展开了进一步的理论和数值模拟分析研究.首先通过分析指出经典爆轰波极曲线理论的缺陷,并对爆轰波极曲线理论进行了改进,改进爆轰波极曲线理论给出了炸药爆轰波折射类型以及折射冲击作用点处的压力值.然后发展了一个基于次特征理论来数值求解爆轰反应流动控制方程的二阶中心型Lagrange方法,并数值模拟了一个典型的炸药爆轰波折射实验.改进爆轰波极曲线理论和数值模拟分析结果表明,爆轰波折射类型有三种:反射冲击波的正规折射、带Mach反射的非正规折射、无反射波的正规折射,并且金属折射冲击波压力值随入射角增大而单调减小.

关键词：爆轰波折射极曲线理论 ZND模型

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相分离过程的离散Boltzmann方法研究进展

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力学与实践 2016年第4期38卷 361-374页

作者：许爱国张广财甘延标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 北华航天工业学院，河北廊坊 065000

概述相分离过程的离散Boltzmann方法研究进展.这部分研究内容,根据系统的成分,可分为单介质的两相分离和多介质的相分离;根据物理建模,可分为基于传统流体模型的LBM(lattice Boltzmann method)数值模拟和相分离系统的动理学建模与模拟;... 详细信息

概述相分离过程的离散Boltzmann方法研究进展.这部分研究内容,根据系统的成分,可分为单介质的两相分离和多介质的相分离;根据物理建模,可分为基于传统流体模型的LBM(lattice Boltzmann method)数值模拟和相分离系统的动理学建模与模拟;根据研究的侧重点,可分为方法(模型)研究和相分离过程研究.离散Boltzmann模拟所提供的非平衡行为特征为区分相分离的两个不同阶段提供了一个简洁、有效的物理判据,可用于不同类型界面的甄别与追踪技术设计.

关键词：相分离离散Boltzmann方法非平衡效应相畴增长

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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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非平衡化学反应流系统的动理学建模与模拟

非平衡化学反应流系统的动理学建模与模拟

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第九届全国流体力学学术会议

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北京应用物理与计算数学研究所

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... 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!因为非平衡统计力学是联系微观运动规律和宏观运动规律的桥梁,所以在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)正在成为燃烧等非平衡、复杂化学反应流系统的一种全新的动理学描述方法、建模方法和分析方法。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)从数学建模型角度,DBM模型与传统流体模型的唯一差异就是使用离散Boltzm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解析关系式。(3)DBM所提供的非平衡特征已经用于特征区域真是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,这类研究结果可以为现有程序或软件中宏观模型的改进(例如修正项的构造)提供物理参考。

关键词：化学反应流动理学模型 Boltzmann方程非平衡

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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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二维柱坐标系辐射输运方程保球对称的离散纵标格式

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计算数学 2015年第3期37卷 299-315页

作者：宋鹏成娟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 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

离散纵标格式是计算辐射输运方程的常用格式之一.但是,传统的离散纵标格式求解二维柱坐标系辐射输运方程模拟一维球对称问题时,会出现明显的非对称现象,球对称性被破坏.针对该问题,本文分析了传统离散纵标格式不能够保持球对称性的原因... 详细信息

离散纵标格式是计算辐射输运方程的常用格式之一.但是,传统的离散纵标格式求解二维柱坐标系辐射输运方程模拟一维球对称问题时,会出现明显的非对称现象,球对称性被破坏.针对该问题,本文分析了传统离散纵标格式不能够保持球对称性的原因,提出了空间基于柱坐标系、方向基于球坐标系的辐射输运方程,并对该方程设计了新的离散纵标格式,从理论上证明了当空间网格取球对称剖分时该离散格式能够保持一维球对称性的充分必要条件.通过对真空球区域辐射输运、与物质耦合辐射输运等球对称算例的数值模拟,验证了该格式的保球对称性,球对称误差能够达到机器精度.非对称辐射驱动模型以及非对称网格剖分条件下的数值模拟等算例也取得了较好的结果.

关键词：辐射输运离散纵标格式柱坐标系球对称

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