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第七届全国爆轰学术会议

作者：胡晓棉吴子辉杨堃潘昊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

本文根据高能炸药爆轰过程中含有激化过程和慢反应的机理,建立了一种新的反应率模型.相比其他反应率模型,这种反应率模型可以应用于较粗的计算网格.采用此模型在每厘米50个网格的条件下,计算了JOB-9003和JB-9014炸药驱动紫铜飞片,计算... 详细信息

本文根据高能炸药爆轰过程中含有激化过程和慢反应的机理,建立了一种新的反应率模型.相比其他反应率模型,这种反应率模型可以应用于较粗的计算网格.采用此模型在每厘米50个网格的条件下,计算了JOB-9003和JB-9014炸药驱动紫铜飞片,计算结果与实验结果接近,这些表明,此反应率模型可以较好的描述炸药的做功过程.

关键词：爆炸力学反应率高能炸药

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基于JASMIN框架的区域大气模式并行程序开发及试验

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计算物理 2017年第1期34卷 47-60页

作者：徐幼平程煜峰王斌郭红普业程锐中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京应用气象研究所中国科学院大学解放军78127部队北京应用物理和计算数学研究所

以自主研制的区域中尺度暴雨大气模式为研究对象,基于JASMIN并行编程框架,建立构件化、层次化的区域大气模式大规模高效并行程序,并针对典型天气实例,对模式并行计算程序的正确性、并行性能及高分辨率模拟效果进行验证.结果证明,基于JAS... 详细信息

以自主研制的区域中尺度暴雨大气模式为研究对象,基于JASMIN并行编程框架,建立构件化、层次化的区域大气模式大规模高效并行程序,并针对典型天气实例,对模式并行计算程序的正确性、并行性能及高分辨率模拟效果进行验证.结果证明,基于JASMIN框架的新模式程序与原串行模式具有很好的计算一致性,其不仅能保持原有模式良好的预报效果,且能显著提升模式大规模并行计算性能和可扩展性,在进一步提高模式分辨率后能得到更好的预报结果.

关键词： AREM模式 JASMIN框架并行计算二维剖分并行效率

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爆轰波对碰区产物Davis状态方程的数值模拟研究

爆轰波对碰区产物Davis状态方程的数值模拟研究

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第七届全国爆轰学术会议

作者：杨堃吴子辉潘昊胡晓棉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

采用Davis爆轰产物状态方程研究爆轰波对碰驱动金属圆管膨胀的问题,在二维流体动力学程序上确定了Davis状态方程计算参数,对爆轰波对碰驱动金属圆管膨胀变形实验进行了数值模拟,并与实验结果进行了对比.

关键词： Davis状态方程爆轰波对碰爆轰驱动圆管数值模拟

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二维电磁等离子体粒子云网格法并行程序的可扩展性分析

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计算物理 2001年第4期18卷 366-371页

作者：陈军莫则尧袁国兴李晓梅国防科技大学并行与分布处理国家重点实验室湖南长沙410073 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 装备指挥技术学院北京101416

大规模并行处理的发展要求并行应用程序具有良好的可扩展性 .以二维电磁等离子体粒子云并行程序为例 ,描述了近优可扩展性分析的应用 .在已知小规模系统性能的基础上 ,通过近优可扩展性分析 ,可以得到更大规模的系统在多少台处理机上运... 详细信息

大规模并行处理的发展要求并行应用程序具有良好的可扩展性 .以二维电磁等离子体粒子云并行程序为例 ,描述了近优可扩展性分析的应用 .在已知小规模系统性能的基础上 ,通过近优可扩展性分析 ,可以得到更大规模的系统在多少台处理机上运行更为“合理”的信息 .

关键词：二维电磁等离子体粒子云网格法并行程序大规模并行处理可扩展性

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金属材料内孔洞的拉伸变形与贯通前期行为

金属材料内孔洞的拉伸变形与贯通前期行为

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第六届全国强动载效应及防护学术会议暨2014年复杂介质/结构的动态力学行为创新研究群体学术研讨会

作者：许爱国张广财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

使用物质点方法模拟研究了动态拉伸条件下金属材料内孔洞的变形过程与贯通前期的动力学特征,重点关注了粒子速度场、压强场和温度场。研究表明,在原孔洞下方出现反向高速粒子速度区域、整体稀疏波扫过区域出现局域较小负压甚至正压是典... 详细信息

使用物质点方法模拟研究了动态拉伸条件下金属材料内孔洞的变形过程与贯通前期的动力学特征,重点关注了粒子速度场、压强场和温度场。研究表明,在原孔洞下方出现反向高速粒子速度区域、整体稀疏波扫过区域出现局域较小负压甚至正压是典型的孔洞效应;左右相邻小孔之间通过各级等压面逐渐连通来实现相互作用与贯通。孔洞的拉伸变形表现出阶段性。在拉伸初期缓慢增长阶段过后,孔洞体积、横向和纵向(拉伸方向)最大尺寸都随时间近似线性增长,直到整体稀疏波到达上自由表面为止;与纵向最大尺寸增长速率相比,横向增长率更大。体积线性增长率与初始拉伸速度成正比。在整体拉伸波扫过孔洞之后,孔洞上方的正向最大粒子速度和孔洞下方的反向最大粒子速度都随初始拉伸速度成对数增长。

关键词：拉伸强度粒子速度拉伸速度拉伸变形等值面稀疏波金属材料

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非平衡与多相复杂系统模拟研究——Lattice Boltzmann动理学理论与应用

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物理学进展 2014年第3期34卷 136-167页

作者：许爱国张广财李英骏李华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 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

在自然界和工程物理领域存在大量的非平衡、多相等复杂系统和复杂行为。Lattice Boltzmann(LB)方法起源于复杂系统复杂行为研究的格子气或元胞自动机模型;其中,现代版的Lattice Boltzmann Kinetic Model(LBKM)植根于非平衡统计物理学的... 详细信息

在自然界和工程物理领域存在大量的非平衡、多相等复杂系统和复杂行为。Lattice Boltzmann(LB)方法起源于复杂系统复杂行为研究的格子气或元胞自动机模型;其中,现代版的Lattice Boltzmann Kinetic Model(LBKM)植根于非平衡统计物理学的基本方程—Boltzmann方程。本文从物理学视角评述LB方法,给出单松弛因子和多松弛因子LBKM构建的统一理论,介绍其在非平衡与多相复杂系统研究方面的应用。简单列举LB在多相流、可压流、材料动理学等方面的进展,重点介绍使用LB研究流体界面不稳定性、燃烧等问题的工作。本文所重点传递的信息为:可以通过宏观量研究系统的非平衡行为、可以提供系统偏离热力学平衡引发的宏观效应是LBKM建模优越于宏观连续介质建模的地方;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：格子玻尔兹曼动理学模型非平衡效应复杂系统

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多孔材料内冲击导致的特征结构及其演化

多孔材料内冲击导致的特征结构及其演化

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“创新——核科学技术发展的不竭源泉”——中国核学会2009年学术年会

作者：许爱国张广财蔚喜军朱建士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

使用颗粒接触物质点方法对冲击波与多孔材料的相互作用过程进行模拟,对其特征结构进行形态学分析,引入"结构相似"和"过程相似"的概念,对不同温度阈值条件下的特征结构极其演化过程进行比较分析。发现:在同一材料中... 详细信息

使用颗粒接触物质点方法对冲击波与多孔材料的相互作用过程进行模拟,对其特征结构进行形态学分析,引入"结构相似"和"过程相似"的概念,对不同温度阈值条件下的特征结构极其演化过程进行比较分析。发现:在同一材料中,如果冲击强度和温度阈值选取合适,那么高温区域及其演化过程会表现出极其相似的特征。当孔隙度较高时,过程相似要求的温度阈值和冲击速度成二次抛物线关系;随着孔隙度降低,温度阈值随冲击速度升高的速率有所加快。在不同材料中,在冲击强度一定的情况下,过程相似要求的温度阈值和孔隙度在一定范围内表现出幂律行为。其它类型的特征结构可以按同样方式进行研究分析。

关键词：多孔材料冲击波特征结构物质点法形态学分析

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三对角矩阵求逆的算法

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应用数学和力学 2009年第2期30卷 238-244页

作者：冉瑞生黄廷祝刘兴平谷同祥中冶赛迪工程技术股份有限公司自动化事业部重庆400013 电子科技大学应用数学学院成都610054 北京应用物理与计算数学研究所计算物理国家级重点实验室北京100088

研究了一般的非奇三对角矩阵的求逆,并给出了一个求逆矩阵的简单算法.首先研究了具有Doolittle分解的三对角矩阵的求逆,得到一个求逆的算法,然后将该算法推广到一般的非奇三对角矩阵上.最后给出了该算法与其它求逆方法的比较,可以看到... 详细信息

研究了一般的非奇三对角矩阵的求逆,并给出了一个求逆矩阵的简单算法.首先研究了具有Doolittle分解的三对角矩阵的求逆,得到一个求逆的算法,然后将该算法推广到一般的非奇三对角矩阵上.最后给出了该算法与其它求逆方法的比较,可以看到该算法一方面计算量低,另一方面适用于不需任何附加条件的一般的非奇三对角矩阵.

关键词：三对角矩阵逆矩阵 Doolittle分解

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多孔金属材料冲击响应动力学

多孔金属材料冲击响应动力学

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中国数学力学物理学高新技术交叉研究学会第十三届学术年会

作者：许爱国张广财应阳君朱建士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

由于涉及到材料大变形和波后复杂物理场,多孔材料冲击动力学过程的研究具有模拟方法和数据分析两方面的挑战。我们使用物质点方法对冲击波与多孔金属材料的相互作用过程进行模拟,通过对波后温度和压强分布所对应的特征结构进行形态分析... 详细信息

由于涉及到材料大变形和波后复杂物理场,多孔材料冲击动力学过程的研究具有模拟方法和数据分析两方面的挑战。我们使用物质点方法对冲击波与多孔金属材料的相互作用过程进行模拟,通过对波后温度和压强分布所对应的特征结构进行形态分析来获得温度、压强分布的较完备特征;通过引入"结构相似"和"过程相似"的概念,来分析和提取多孔材料冲击响应过程当中的一些底层规律和共性。数值实验结果表明:在同一材料中,如果冲击强度和温度阈值选取合适,那么特征结构及其演化过程会表现出极其相似的形态特征。当孔隙度较高时,过程相似要求的温度阈值和冲击速度v成二次抛物线关系:T～a+bv;随着孔隙度降低,温度阈值随冲击速度升高的速率有所加快:T～a+bv。其中,a,b,a,b为拟合参数。在不同材料中,在冲击强度一定的情况下,过程相似要求的温度阈值和孔隙度在一定范围内表现出幂律行为。压强场表现出与温度场极大的差异,特别是孔隙度较高、冲击强度较强的情形。

关键词：多孔材料冲击波特征结构物质点法形态学分析

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燃烧多相流的介尺度动理学建模研究进展

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航空学报 2021年第12期42卷 46-62页

作者：许爱国单奕铭陈锋甘延标林传栋北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 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 山东交通学院航空学院济南250357 北华航天工业学院河北省跨气水介质飞行器重点实验室廊坊065000 中山大学中法核工程与技术学院珠海519082

基于求解Navier-Stokes方程组的传统计算流体力学已经在诸多领域取得了巨大的成功,但在航空、航天、微流控等领域也遇到了新的瓶颈与挑战。其原因分为2个方面:①物理建模层面的问题;②离散格式带来的数值精度和稳定性问题。微尺度燃烧... 详细信息

基于求解Navier-Stokes方程组的传统计算流体力学已经在诸多领域取得了巨大的成功,但在航空、航天、微流控等领域也遇到了新的瓶颈与挑战。其原因分为2个方面:①物理建模层面的问题;②离散格式带来的数值精度和稳定性问题。微尺度燃烧等一系列燃烧新概念的研究表明,特征更加丰富但以前知之甚少的热力学非平衡行为蕴含着大量待开发的物理功能。物理模型合理和具备相应功能是数值仿真研究的前提;物理建模层面的问题无法通过数值精度的提高来解决。本文从物理建模与复杂物理场分析角度,介绍了非平衡燃烧系统离散玻尔兹曼建模方法(DBM)的研究进展。DBM是非平衡统计物理学粗粒化建模理论在流体力学领域的具体应用之一,是相空间描述方法在离散玻尔兹曼方程形式下的进一步发展。它选取一个视角,研究系统的一组动理学性质,因而要求描述这组性质的动理学矩在模型简化中保值;以该组动理学矩的独立分量为基,构建相空间,使用该相空间和其子空间来描述系统的非平衡行为特征;研究视角和建模精度随着研究推进而调整。借助DBM可以研究反应过程中不同自由度内能之间的不平衡和相互转换等Navier-Stokes模型无法模拟的动理学过程。在内爆和外爆过程中,几何汇聚与发散效应等效于一个"外场力",在球心处系统始终处于热力学平衡态;在冯·纽曼压强峰处,系统不是偏离平衡最远,而是在平衡态附近;在冯·纽曼峰后反应区以外,Chapmann-Jouguet理论值、Zeldovich-Neumann-Doering(ZND)理论值和DBM结果相互验证;在反应区内DBM结果与ZND结果一致;在冯·纽曼压强峰前的压缩阶段,DBM模拟结果在物理上更合理。在冲击压缩过程中,相对于其他自由度,压缩波所在自由度上的内能先增加,因而这一自由度上的内能总是朝着正向偏离其平衡态值,而横向自由度上的内能总是朝着逆向偏离其平衡态值。在二流体模型视角下,反应物和产物朝着相反的方向偏离热力学平衡态。

关键词：燃烧爆轰非平衡离散效应介尺度建模动理学理论

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