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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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共形转塔气动光学效应时空特性研究（英文）

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应用光学 2019年第6期40卷 1022-1032页

作者：路大举张凯董航徐明苏华中国工程物理研究院高能激光重点实验室四川绵阳621900 中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

研究了相同马赫数、相近雷诺数、不同口径(400 mm和2 000 mm)共形转塔的气动光学效应,系统地给出了发射方向不同时气动光学效应导致的光束倾斜角和光束质量因子的时间变化特性、统计特性以及时间相关特性。发现多数场景下气动光学效应... 详细信息

研究了相同马赫数、相近雷诺数、不同口径(400 mm和2 000 mm)共形转塔的气动光学效应,系统地给出了发射方向不同时气动光学效应导致的光束倾斜角和光束质量因子的时间变化特性、统计特性以及时间相关特性。发现多数场景下气动光学效应中平均流场效应占主要部分,平均流场效应的特征频率由绕流流场的特征频率决定。尺寸效应的研究表明,缩比实验可以有效模拟实际飞行状态下气动光学效应的统计特性,但无法准确模拟其时间相关特性。开展了前向发射时发射方向的优化选择,指出发射方向在中轴线上天顶角约为40°时,气动光学效应导致的波前畸变统计值和涨落值最小,并且发射光束半径增加会导致平均流场效应快速增加,但湍流效应基本不变。

关键词：砖塔半径平均流场效应湍流效应光束质量倾斜

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超临界碳氢燃料流动不稳定的频域分析与数值模拟

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推进技术 2024年第1期45卷 165-173页

作者：靳一超吴坤陆阳范学军北京应用物理与计算数学研究所北京100094 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 中国科学院大学工程科学学院北京100049

再生冷却通道中的流动失稳是高超声速飞行器发动机热防护技术中的核心问题之一。为研究超临界碳氢燃料在冷却通道中的流动不稳定特性,基于有限体积法及流体物性近似,发展了高效的一维瞬态模拟方法;同时,基于小扰动假设,进一步提出了用... 详细信息

再生冷却通道中的流动失稳是高超声速飞行器发动机热防护技术中的核心问题之一。为研究超临界碳氢燃料在冷却通道中的流动不稳定特性,基于有限体积法及流体物性近似,发展了高效的一维瞬态模拟方法;同时,基于小扰动假设,进一步提出了用于预测稳定行为的频域分析方法。通过相关实验,验证了模型的可靠性。基于时域和频域方法的综合分析,沿内特征曲线讨论了主要失稳类型,重点分析了受密度波及Ledinegg不稳定共同影响的复合不稳定性。随后,进一步分析了工作压力和入口温度对稳定特性的耦合影响,并基于N_(tpc)-N_(spc)空间划分了稳定区域。研究发现,复合不稳定、Ledinegg不稳定以及密度波不稳定,随入口温度升高而相继消失。Ledinegg不稳定及密度波不稳定的稳定边界在N_(tpc)-N_(spc)空间具有高度相似性,而复合不稳定性的区域在较高的压力下略有缩小。

关键词：再生冷却热防护碳氢燃料超临界流体流动不稳定瞬态模拟频域分析

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微喷射粒子团簇探测算法及其应用

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计算物理 2006年第4期23卷 441-446页

作者：张颖陈其峰曹小林蔡灵仓陈栋泉卢铁城四川大学物理系辐射物理及技术教育部重点实验室四川成都610064 流体物理研究所冲击波物理与爆轰波物理实验室四川绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心计算物理实验室北京100088

在团簇多重标号技术基础上,提出了团簇探测的新算法,并以此作为大尺度二维和三维分子动力学模拟冲击加载金属材料微喷射粒子团簇分析的子程序.以二维为例描述了算法的逻辑结构,测试分析了算法的运行效率,并将其应用到二维分子动力学模... 详细信息

在团簇多重标号技术基础上,提出了团簇探测的新算法,并以此作为大尺度二维和三维分子动力学模拟冲击加载金属材料微喷射粒子团簇分析的子程序.以二维为例描述了算法的逻辑结构,测试分析了算法的运行效率,并将其应用到二维分子动力学模拟冲击加载金属Cu和Al微喷射粒子的团簇统计分析中,对微喷射粒子团簇尺寸分布得到一些规律性认识.

关键词：多重标号技术微喷团簇探测算法

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混沌微扰导致的量子退相干

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物理学报 2012年第24期61卷 25-29页

作者：赵文垒王建忠豆福全北京理工大学物理学院北京100081 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京100084

研究了无限深势阱内两个粒子的耦合导致的量子退相干和量子行为趋近于经典混沌运动的过程.当一个粒子的质量减小时,它对另外一个粒子经典混沌扩散的影响逐渐减小.强混沌机理使得轻粒子的作用类似于噪声,从而有效得抑制另外一个粒子的量... 详细信息

研究了无限深势阱内两个粒子的耦合导致的量子退相干和量子行为趋近于经典混沌运动的过程.当一个粒子的质量减小时,它对另外一个粒子经典混沌扩散的影响逐渐减小.强混沌机理使得轻粒子的作用类似于噪声,从而有效得抑制另外一个粒子的量子相干性.轻粒子的退相干效应随着有效普朗克常数的减小逐渐增强.在这个过程中,另外一个粒子的量子扩散从动力学局域化行为逐渐过渡到经典极限.当有效普朗克常数足够小时,它的量子扩散与经典混沌扩散相符合.该粒子的线性墒随时间演化迅速趋近于饱和值,并且饱和值随着有效普朗克常数减小以指数函数形式从零趋近于1.

关键词：退相干量子-经典过渡量子混沌

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弱磁化等离子体中受激拉曼散射和受激布里渊散射抑制研究

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计算物理 2023年第2期40卷 136-146页

作者：周远志郑春阳刘占军曹莉华程瑞锦贺贤土北京大学物理学院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 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

本文针对典型激光聚变等离子体参数条件,利用动理学粒子模拟程序研究横向磁场和激光带宽在抑制受激拉曼散射(SRS)和受激布里渊散射(SBS)中的作用。模拟发现横向磁场对非均匀等离子体中SRS的非线性自共振增强有显著抑制作用,分析认为横... 详细信息

本文针对典型激光聚变等离子体参数条件,利用动理学粒子模拟程序研究横向磁场和激光带宽在抑制受激拉曼散射(SRS)和受激布里渊散射(SBS)中的作用。模拟发现横向磁场对非均匀等离子体中SRS的非线性自共振增强有显著抑制作用,分析认为横向磁场作用于SRS激发的电子等离子体波(EPW)势阱中的俘获电子,使它们在横向上加速,对EPW造成非线性阻尼,同时减小EPW的非线性频移量,从而缩窄非均匀等离子体中SRS的自共振空间,极大降低SRS反射率。在此基础上利用横向磁场抑制SRS的特性,以及SBS增长对激光带宽的敏感性,提出了利用横向磁场和宽带激光将SRS和SBS同时抑制在低反射率水平的方案。在采用数十特斯拉横向磁场和实验中易于达到的千分之一量级的激光带宽时以及慢性约束聚变(ICF)相关参数下,SBS和SRS的反射率都得到了有效抑制。

关键词：受激拉曼散射受激布里渊散射非线性动理学效应磁化等离子体自共振

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辐射流体扩散计算中的一种非负性修正算法

辐射流体扩散计算中的一种非负性修正算法

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第十五届全国激波与激波管学术会议

作者：常利娜袁光伟北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室

文中给出了扩散方程九点格式的一种非负性修正算法,该算法通过调整扩散矩阵的系数,保证了数值解满足离散极值原理。这一修正算法适用于包括九点格式在内的一般的扩散方程离散格式。数值结果表明,对出负的九点格式采用修正算法后,数值结... 详细信息

文中给出了扩散方程九点格式的一种非负性修正算法,该算法通过调整扩散矩阵的系数,保证了数值解满足离散极值原理。这一修正算法适用于包括九点格式在内的一般的扩散方程离散格式。数值结果表明,对出负的九点格式采用修正算法后,数值结果满足非负性条件。

关键词：辐射流体扩散九点格式非负性修正

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一种基于混合网格模型的多流体ALE方法

一种基于混合网格模型的多流体ALE方法

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第七届全国流体力学学术会议

作者：田保林王双虎申卫东北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室

可压缩多介质流动和多相流问题在天体物理,惯性约束聚变(ICF)等很多科学与工程领域有着广泛的应用背景,由于存在强间断,大变形以及多相混合等复杂流动特征,如何对其有效模拟一直流体力学数值方法研究的一个挑战性课题。本文发展了一种5... 详细信息

可压缩多介质流动和多相流问题在天体物理,惯性约束聚变(ICF)等很多科学与工程领域有着广泛的应用背景,由于存在强间断,大变形以及多相混合等复杂流动特征,如何对其有效模拟一直流体力学数值方法研究的一个挑战性课题。本文发展了一种5方程形式的基于混合网格模型的多流体ALE方法。方法分为拉氏步和重分重映步,其中拉氏步为一种多流体中心型拉氏格式,每个网格可以包含有多种流体,重映步计算采用了对流重映算法。混合网格封闭模型是本文方法的一个关键所在,这里我们根据压力平衡条件和等熵压缩假设,构造了一种混合网格封闭模型,从而可以有效计算拉氏混合网格计算中不同流体的体积组份变化关系,并能够充分考虑不同流体的可压缩性。本文发展的基于混合网格模型的多流体ALE方法,不但能够有效计算多介质大变形问题,还能够计算可压缩多相流问题,一系列数值算例显示了其有效性。

关键词：混合网格模型多流体ALE方法多介质和多相流

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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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光纤激光共孔径光谱合成实现5kW高效优质输出

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强激光与粒子束 2015年第4期27卷 1-3页

作者：马毅颜宏田飞孙殷宏赵磊王树峰谢庚承李腾龙王小军梁小宝王岩山冉欢欢彭万敬柯伟伟冯昱骏唐淳张凯高清松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 中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 清华大学工程物理系北京100084

采用多层介质膜衍射光栅实现多路高功率光纤激光共孔径光谱合成有望成为光纤激光同时实现高功率、高效率和高光束质量的最具发展潜力的技术途径。搭建了一套基于双光栅色散补偿设计的5kW共孔径光谱合成系统。采用国产多层介质膜衍射光... 详细信息

采用多层介质膜衍射光栅实现多路高功率光纤激光共孔径光谱合成有望成为光纤激光同时实现高功率、高效率和高光束质量的最具发展潜力的技术途径。搭建了一套基于双光栅色散补偿设计的5kW共孔径光谱合成系统。采用国产多层介质膜衍射光栅实现了5路kW级窄谱子束激光的高效优质共孔径光谱合成,最大输出功率达5.07kW,光束质量因子(M2)小于3,合成效率达到91.2%。初步研究表明:多层介质膜衍射光栅在较高功率水平、较宽光谱范围内均能保持较高衍射效率,是实现高功率光纤激光高效率光谱合成的重要器件;参与合成的子束自身的光束质量水平和线宽是影响合成输出光束质量的重要因素,光谱合成系统的输出功率主要受限于窄谱子束的输出功率和合成路数,增加窄谱子束的功率或合成路数均可进一步提升系统的输出功率。

关键词：光纤激光多层介质膜光栅共孔径光谱合成

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