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中国核学会2015年学术年会

作者：许爱国张广财甘延标蔚喜军北京应用物理与计算数学研究所国家级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(中国科学院理论北京应用物理与计算数学研究所国家级计算物理重点实验室北京100088 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 北华航天工业学院河北廊坊065000 北京应用物理与计算数学研究所国家级计算物理重点实验室北京100088

本文借助离散玻尔兹曼方程构建液气二相流系统的非平衡相变模型.通过该模型,人们可以同时研究二相流系统的动力学非平衡与相变动理学过程中的热力学非平衡.讨论了测量系统热力学非平衡程度的方案以及研究结果对宏观流体建模的贡献.

关键词：液气二相流系统热力学非平衡相变模型离散玻尔兹曼方程

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基于子网格重构的高精度ADER格式

基于子网格重构的高精度ADER格式

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第十六届中国空气动力学物理气体动力学术交流会

作者：程军波 Toro E.F 江松唐维军北京应用物理与计算数学研究所北京计算物理国家重点实验室北京8009信箱16分箱意大利Trento大学应用数学实验室意大利Trento

2001 年,Toro 等人发展了ADER 格式[1]并用其计算常系数线性对流方程。在Toro 等人的ADER 格式中,WENO 重构方法被用来计算泰勒级数展开的首项及空间导数。对于r 阶ADER 格式,需要采用r-1 阶的WENO 多项式。对于WENO重构,如果网格足够均... 详细信息

2001 年,Toro 等人发展了ADER 格式[1]并用其计算常系数线性对流方程。在Toro 等人的ADER 格式中,WENO 重构方法被用来计算泰勒级数展开的首项及空间导数。对于r 阶ADER 格式,需要采用r-1 阶的WENO 多项式。对于WENO重构,如果网格足够均匀,物理量单调光滑,则r-1 阶多项式重构可达到2r-1阶的精度。这远远超过了ADER 格式的需要。比如,对于5、7 和9 阶ADER 格式,多项式重构精度最高可达到9 阶、13 阶和17 阶。这既增加了计算量,也导致出现非物理振荡。对于2r-1 阶ADER 格式,本文采用子网格WENO 方法来重构单元界面处的物理量及直到2r-2 阶的空间导数,且WENO 多项式的阶数为r-1 阶。这一方面极大减少了ADER 格式的计算量,还有效抑制了原格式的非物理振荡。一维和二维的数值计算表明,在同一网格条件下SADER 格式比原来的ADER 格式计算量大大减少,且有效抑制了非物理振荡。

关键词：子网格重构 ADER

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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...

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！

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金属铈相变的LDA+Gutzwiller方法研究

金属铈相变的LDA+Gutzwiller方法研究

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中国物理学会2015年秋季会议

作者：田明锋宋海峰戴希北京应用物理与计算数学研究所北京100088 北京凝聚态物理国家重点实验室中国科学院物理研究所北京100190

LDA+Gutzwiller方法(LDA+G)由基于密度泛函理论的LDA近似与Gutzwiller变分法结合而成，该方法通过Gutzwiller变分法描述关联电子间的在位库伦作用，并对电子在不同格点间移动的动能进行重整化，从而能够较准确的计算强关联材料中的关联...

LDA+Gutzwiller方法(LDA+G)由基于密度泛函理论的LDA近似与Gutzwiller变分法结合而成，该方法通过Gutzwiller变分法描述关联电子间的在位库伦作用，并对电子在不同格点间移动的动能进行重整化，从而能够较准确的计算强关联材料中的关联效应。

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离散玻尔兹曼方法在燃烧方面的应用

离散玻尔兹曼方法在燃烧方面的应用

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中国物理学会2015年秋季会议

作者：林传栋许爱国张广财李英骏中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 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

燃烧问题与人类生活息息相关，值得深入研究。在燃烧过程，化学反应释放出大量热能，物理系统表现出复杂的流体行为和热力学行为，如流体不稳定性(如Kelvin–Helmholtz不稳定性、Richtmyer-Meshkov不稳定性)、热力学非平衡行为等。

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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...

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。

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Rayleigh-Taylor不稳定性弱非线性阶段界面效应对谐波的影响

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气体物理 2018年第3期3卷 18-25页

作者：刘万海于长平黄玉梅梅杨叶文华绵阳师范学院计算物理研究中心四川绵阳621000 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 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

为了更好地理解不同空间坐标系下流体界面对Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性弱非线性阶段谐波的影响,文章采用3阶小扰动展开法,解析研究了球坐标空间经典RT不稳定性弱非线性阶段谐波的演化规律,并和柱坐标空间以及直角坐标空间相应结果进... 详细信息

为了更好地理解不同空间坐标系下流体界面对Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性弱非线性阶段谐波的影响,文章采用3阶小扰动展开法,解析研究了球坐标空间经典RT不稳定性弱非线性阶段谐波的演化规律,并和柱坐标空间以及直角坐标空间相应结果进行了对比研究.当球坐标系和直角坐标系中RT不稳定性界面扰动波长相同,球坐标系中初始扰动半径为无穷大时(即球坐标下RT不稳定性初始扰动半径相对于扰动波长为无穷大时),球坐标下RT不稳定性前4次谐波的结果和直角坐标系下的相应结果相同.研究表明:由初始界面曲率引起的BellPlesset(BP)效应和空间效应(直角坐标空间、柱坐标空间和球坐标空间)对谐波发展有较大的影响.即在不同正交曲线坐标系下,不同曲率的流体界面效应对RT不稳定性谐波发展有较大的影响.对于柱坐标空间和球坐标空间,2阶对0次谐波的反馈加强了界面向内收缩.研究还表明:界面效应增加了2次谐波的负反馈,然而,对于基模和3次谐波却有不同的影响.

关键词： Rayleigh-Taylor不稳定性谐波小参数展开法界面效应弱非线性

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铈高压相变的LDA+G方法研究

铈高压相变的LDA+G方法研究

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第十八届中国高压科学学术会议

作者：田明锋宋海峰戴希北京应用物理与计算数学研究所北京凝聚态物理国家重点实验室中国科学院物理研究所

LDA+G(LDA+Gutzwiller)方法是一种第一性原理强关联理论方法,由基于密度泛函理论的LDA近似与Gutzwiller变分法结合而成,该方法通过Gutzwiller变分法处理关联电子间的在位库伦作用,并对电子在不同格点间移动的动能进行重整化,从而能够较... 详细信息

LDA+G(LDA+Gutzwiller)方法是一种第一性原理强关联理论方法,由基于密度泛函理论的LDA近似与Gutzwiller变分法结合而成,该方法通过Gutzwiller变分法处理关联电子间的在位库伦作用,并对电子在不同格点间移动的动能进行重整化,从而能够较准确的描述强关联材料中的关联效应。采用该方法研究了金属铈在高压下的热力学稳定相,得到铈在中等压强范围(十几GPa范围)的稳定相为α″相(变形的体心四方结构),其它相包括α′相(α-U结构)、α相(面心立方结

关键词：高压相变 LDA+G

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爆轰问题的离散Boltzmann方法建模与研究

爆轰问题的离散Boltzmann方法建模与研究

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2018第十二届全国爆炸力学学术会议

作者：张玉东许爱国张广财陈志华北京应用物理与计算数学研究所北京100088 南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094

爆轰是一种超声速传播的燃烧模式，由于其近似等容的热力学特性，使得其具有更高的做功效率，在航空航天推进系统中有着重要的应用背景。爆轰波可以看成是一种化学反应驱动的冲击波，具有极强的非平衡特性，在波阵面附近存在着复杂的流...

爆轰是一种超声速传播的燃烧模式，由于其近似等容的热力学特性，使得其具有更高的做功效率，在航空航天推进系统中有着重要的应用背景。爆轰波可以看成是一种化学反应驱动的冲击波，具有极强的非平衡特性，在波阵面附近存在着复杂的流动非平衡、热动非平衡和化学反应非平衡的耦合。传统的宏观数值模拟一般是基于Euler或Navier-Stokes方程组，并在能量方程中添加源项来描述化学反应的作用。

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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... 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(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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