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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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利用数值天气预报产品预报海面光学湍流

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大气与环境光学学报 2008年第3期3卷 161-172页

作者：戴福山李有宽胡江凯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中国气象局国家气象中心北京100081

利用数值天气预报模式预报产品开展了不同季节海面光学湍流数值预报研究,发现:南北纬30°之间海域海面光学湍流强度和大气相干长度季节变化较小,南北纬30°以外高纬度海域海面光学湍流强度和大气相干长度季节变化显著,夏半球光... 详细信息

利用数值天气预报模式预报产品开展了不同季节海面光学湍流数值预报研究,发现:南北纬30°之间海域海面光学湍流强度和大气相干长度季节变化较小,南北纬30°以外高纬度海域海面光学湍流强度和大气相干长度季节变化显著,夏半球光学湍流强度相对较弱、大气相干长度相对较大,冬半球光学湍流强度相对较强、大气相干长度相对较小。全球大部分海域,10.6μm光波10 m高度光学湍流强度大于10^(-15)m^(-2/3),0.55μm光波10 m高度光学湍流强度小于10^(-15)m^(-2/3)。若沿海面10 m高度水平传播10 km,全球大部分海域,10.6μm光波大气相干长度大于60 cm,0.55μm光波大气相干长度小于6 cm。利用两个不同数值天气预报模式同期产品制作的海面光学湍流强度预报全球海域分布特征相似,但模式水平分辨率越高,预报的海面光学湍流强度的水平分布特征越清晰。

关键词：大气光学光学湍流数值预报海洋大气近地层

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X射线掠入射显微成像诊断技术研究进展

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强激光与粒子束 2020年第11期32卷 1-15页

作者：徐捷穆宝忠陈亮李文杰徐欣业王新王占山张兴丁永坤同济大学教育部先进微结构材料重点实验室上海200092 同济大学物理科学与工程学院上海200092 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

高精密的X射线成像诊断是深入理解内爆过程,揭示点火尺度下未知物理问题的关键。基于掠入射反射的X射线显微镜,结合亚纳米级的超光滑球面或非球面反射镜,能够实现空间分辨优于5μm的高分辨成像。介绍了国际惯性约束聚变领域的X射线显微... 详细信息

高精密的X射线成像诊断是深入理解内爆过程,揭示点火尺度下未知物理问题的关键。基于掠入射反射的X射线显微镜,结合亚纳米级的超光滑球面或非球面反射镜,能够实现空间分辨优于5μm的高分辨成像。介绍了国际惯性约束聚变领域的X射线显微成像技术发展及应用,重点展示了我国在高分辨X射线(KB)显微镜、多通道X射线KB显微镜以及大视场X射线KBA显微镜方向的进展,分析了下一阶段超高分辨X射线显微成像的研究计划。通过不断的技术创新,我国的X射线显微成像诊断能力已经达到国际先进水平。

关键词：惯性约束聚变等离子体诊断 X射线光学 KB显微镜 Wolter显微镜

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动态载荷下铁相变的原子模拟研究进展

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高压物理学报 2021年第4期35卷 169-192页

作者：王昆肖时芳祝文军陈军胡望宇湖南大学材料科学与工程学院湖南长沙410082 湖南大学物理与微电子科学学院湖南长沙410082 中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理重点实验室四川绵阳621999 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

铁的α?ε相变是金属高压相变研究领域的经典范例,随着测试技术的进步,其相变机制与动力学研究不断深入,基于激光加载的原位X射线观察结合非平衡分子动力学模拟研究是解决该问题最有效的手段之一。为此,综述了铁在动态载荷下塑性与相变... 详细信息

铁的α?ε相变是金属高压相变研究领域的经典范例,随着测试技术的进步,其相变机制与动力学研究不断深入,基于激光加载的原位X射线观察结合非平衡分子动力学模拟研究是解决该问题最有效的手段之一。为此,综述了铁在动态载荷下塑性与相变的原子模拟研究进展,综合分析了铁的高压势函数,平面应变加载下晶体的各向异性、冲击强度、应变率、应变梯度、各种初始晶体缺陷等对铁相变机制的影响,以及铁的相变与层裂,同时报道了铁在非平面加载下响应规律研究的最新进展,最后进行了归纳总结和展望。

关键词：高压结构相变塑性层裂分子动力学原子间相互作用势铁

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多介质流体力学计算的谱体积动理学方法

多介质流体力学计算的谱体积动理学方法

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第十七届全国流体力学数值方法研讨会

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 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 计算物理重点实验室北京100088

多介质流体力学问题的数值模拟是当今计算流体力学领域研究的重要课题之一。目前求解多介质问题的大多数CFD程序都是一阶或二阶精度，对于需要高分辨率的问题而言通过网格加密的方式达到需要的精度效率较低，开销大。本文针对高维及多...

多介质流体力学问题的数值模拟是当今计算流体力学领域研究的重要课题之一。目前求解多介质问题的大多数CFD程序都是一阶或二阶精度，对于需要高分辨率的问题而言通过网格加密的方式达到需要的精度效率较低，开销大。本文针对高维及多物理耦合计算耗费大等困难，设计适合求解刚性气体状态方程的多介质问题的高精度、模板紧致、易于并行的谱体积方法。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。数值通量使用适用于一般状态方程的NOK (Non-Oscillation KinetiO通量。新格式可以避免传统动理学格式如KFVS、BGK等格式在接触间断处压力、速度非物理振荡(单介质时已存在)，可以用于一般状态方程的多介质问题的数值模拟，并且可以达到高阶精度。一些一维和二维数值试验结果表明，本方法具有高阶精度，分辨率高，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：

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激光间接驱动聚变内爆流体不稳定性研究

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中国科学：物理学、力学、天文学 2014年第1期44卷 1-23页

作者：张维岩叶文华吴俊峰缪文勇范征锋王立锋谷建法戴振生曹柱荣徐小文袁永腾康洞国李永升郁晓瑾刘长礼薛创郑无敌王敏裴文兵朱少平江少恩刘慎业丁永坤贺贤土中国工程物理研究院绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 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 中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900

激光间接驱动惯性约束聚变(ICF)内爆过程多层靶球各个界面发生的流体力学不稳定性是影响聚变点火成功的关键因素.为深入了解内爆过程这样不稳定性的发生、发展和它对聚变点火的影响,研制成了研究内爆多介质辐射流体力学过程的高精度二维... 详细信息

激光间接驱动惯性约束聚变(ICF)内爆过程多层靶球各个界面发生的流体力学不稳定性是影响聚变点火成功的关键因素.为深入了解内爆过程这样不稳定性的发生、发展和它对聚变点火的影响,研制成了研究内爆多介质辐射流体力学过程的高精度二维(局部三维)大型LARED-S程序,并在长期研究实践中不断发展和改善.该程序模拟结果与不稳定性线性和弱非线性解析结果,以及非线性激波管实验结果都很好符合.应用这一程序,进行了大量数值模拟研究,结合理论模型分析,获得了大量流体力学不稳定性发展和演化的重要结果和物理规律认识.获得了具有不同密度、速度、磁场分布的Rayleigh-Taylor(RT)和Kelvin-Helmholtz(KH)不稳定性的线性增长率,以及它们在不可压缩条件下的弱非线性发展的解析解,表明了两者在不同Froude数、密度过渡层厚度、速度剪切层下的竞争关系;通过数值模拟,发现弱预热条件下烧蚀RT不稳定性二次谐波非线性发展导致不稳定增长尖钉(Spike)断裂的重要过程;数值模拟进一步揭露了强预热条件下,烧蚀RT不稳定性非线性发展导致不稳定增长尖钉出现射流状结构,气泡发生加速;还发现强烈的电子热传导使初始单模扰动的KH不稳定性大大削弱,然而却可能使两模扰动非线性发展增大混合尺度.在神光II激光装置上开展了一系列烧蚀RT不稳定性实验.平面靶烧蚀加速飞行轨迹实验结果与LARED-S模拟结果的比较表明腔壁辐射源能流明显小于激光注入孔的辐射能流,且辐射源的非平衡Planckian谱对靶的飞行轨迹和扰动增长有重要影响.实验分别观测到初始小扰动幅度烧蚀RT明显的增长和初始大扰动幅度尖钉变窄和气泡变宽的清晰物理图像.通过提高空间分辨率,实验获得了二次和三次谐波的增长数据.模拟结果与实验结果相符合.神光II激光装置上开展的流体不稳定性实验考核了LARED-S程序的一维和二维计算.在上述理论和实验认识基础上,进行了ICF聚变点火靶物理研究.主要研究靶丸内外表面单球谐模扰动、辐射不对称性、内爆热斑界面不稳定性、黑腔辐射M带以及氘氚(DT)主燃料低阶模面密度不均匀性等物理过程对ICF内爆流体不稳定性的影响.对于ICF间接驱动初始烧蚀层外表面和DT冰内表面的单模粗糙度扰动和辐射驱动不对称性扰动,获得了不稳定性增长规律,提高了热斑界面扰动增长对点火影响和黑腔M带X射线能谱对内爆稳定性影响的物理认识.模拟研究表明DT主燃料面密度不均匀严重影响内爆动能转换为燃料内能的效率和内爆惯性约束时间.研究结果不仅对研究ICF内爆点火有重要参考价值,而且对发生在天体和自然界中流体不稳定性的物理本质理解会有帮助.

关键词：激光惯性约束聚变流体力学不稳定性内爆高能量密度物理

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一种基于Hamel形式的无条件稳定动力学积分算法

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力学学报 2022年第9期54卷 2577-2587页

作者：顾崴刘铖安志朋史东华北京理工大学信息与电子学院北京100081 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北京100088 北京理工大学宇航学院北京100081 北京理工大学数学与统计学院北京100081 复杂信息数学表征分析与应用北京市重点实验室北京100081

时间积分算法是求解动力学系统的一个核心问题.动力学方程的时间积分经常会出现数值不稳定现象,有限元空间离散也通常会造成伪高频振荡,因而,发展解决上述问题的数值积分算法具有重要的理论价值.本文基于Hamel场变分积分子,通过新的数... 详细信息

时间积分算法是求解动力学系统的一个核心问题.动力学方程的时间积分经常会出现数值不稳定现象,有限元空间离散也通常会造成伪高频振荡,因而,发展解决上述问题的数值积分算法具有重要的理论价值.本文基于Hamel场变分积分子,通过新的数值积分算法的构造方法,提出了一种无条件稳定的Hamel广义α方法,具体内容包括:构造特殊的变分形式,利用变分积分子等工具,建立无条件稳定的数值积分算法;在相同框架下,提出更高精度的数值格式;结合活动标架法的特性,将算法的一般形式推广到李群空间,得到Hamel广义α文所提出的Hamel广义α方法是无条件稳定的,具有二阶精度并且能够快速过滤掉虚假的高频振荡.数值算例的结果显示,本文所提方法具备了传统方法的精度、耗散和稳定性优势,既适合一般的线性空间,也适用于李群空间,同时还可以发展高阶精度算法.本文发展了构造变分积分子的新模式.

关键词：广义α方法 Hamel场变分积分子 Hamel广义α方法李群活动标架法

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多相流系统的离散玻尔兹曼研究进展

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空气动力学学报 2021年第3期39卷 138-169,I0003页

作者：许爱国陈杰宋家辉陈大伟陈志华北京应用物理与计算数学研究所北京100088 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 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 南京理工大学瞬态物理国家重点实验室南京210094 北京理工大学宇航学院北京100081

针对多相复杂流体系统模拟研究,简要介绍从格子气模型到离散玻尔兹曼方法的发展历程。从统计物理学基本原理出发,通过粗粒化建模思路,给出玻尔兹曼方程;分析Chapman-Enskog多尺度展开方法所蕴含的测量逐步细化的物理图像,给出离散玻尔... 详细信息

针对多相复杂流体系统模拟研究,简要介绍从格子气模型到离散玻尔兹曼方法的发展历程。从统计物理学基本原理出发,通过粗粒化建模思路,给出玻尔兹曼方程;分析Chapman-Enskog多尺度展开方法所蕴含的测量逐步细化的物理图像,给出离散玻尔兹曼建模的基本原则和主要步骤。简要介绍离散玻尔兹曼在相分离、燃烧、流体不稳定性等系统中的应用。对于多相复杂流体系统的动理学建模,技术关键是分子间作用力和化学反应贡献的引入。不同颜色的示踪粒子的引入,使得在单流体理论框架下即可实现混合过程中物质粒子来源的确定;示踪粒子在其速度相空间的分布所形成的结构蕴含丰富的流场信息,为复杂流场研究张开一个全新的视角。在多介质情形,离散玻尔兹曼建模与动理学宏观建模的对应关系是一对多。随着系统非平衡程度加深,相对于动理学宏观建模与模拟思路,离散玻尔兹曼建模与模拟的复杂度上升速度较慢。作为系统行为粗粒化描述的一种物理模型构建方法,离散玻尔兹曼根据研究需求,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过程中保值;是动理学直接建模方法的一种,为连续介质建模失效或物理功能不足、而分子动力学方法因适用尺度受限而无能为力的介尺度情形提供了一条方便、有效的研究途径。

关键词：多相流复杂物理场统计物理粗粒化建模玻尔兹曼方程非平衡动理学建模 Chapman-Enskog多尺度分析

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Au^(q+)(q=53-47)激光等离子体的辐射复合速率系数

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原子与分子物理学报 2009年第3期26卷 508-512页

作者：蔡静易有根郑志坚易早颜君邱玉波湖南科技大学物理学院湘潭411201 中国工程物理研究院高温高密度等离子体物理国家重点实验室绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

辐射复合过程在超组态碰撞辐射(SCROLL)模型中真实模拟非局域热动力学平衡(non-LTE)高Z材料Au激光等离子体M带谱5f-3d跃迁中各种复杂离子的电离态特性是一个主要过程.基于准相对论多组态Hartree-Fock理论和扭曲波近似,采用组态平均的方... 详细信息

辐射复合过程在超组态碰撞辐射(SCROLL)模型中真实模拟非局域热动力学平衡(non-LTE)高Z材料Au激光等离子体M带谱5f-3d跃迁中各种复杂离子的电离态特性是一个主要过程.基于准相对论多组态Hartree-Fock理论和扭曲波近似,采用组态平均的方法,从头计算了金M带类铁金离子-类锗金离子的辐射复合速率系数,计算过程中包含了大量的单激发和双激发态,结果表明高Z元素由于自电离能级的广泛分布和复杂的级联效应,致使高Z元素的辐射复合系数不同于低Z元素的,其计算结果可用来模拟Au的激光等离子体M带5f-3d跃迁的平均电离度和电荷态分布及能级布居数.

关键词：辐射复合类铁金离子-类锗金离子速率系数

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数值求解三维含时Schrdinger方程及其应用

数值求解三维含时Schrdinger方程及其应用

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第十五届全国原子与分子物理学术会议

作者：曾思良邹士阳王建国颜君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

本文发展了一套高精度、高效率的伪谱方法,以非微扰的方式求解真实原子三维含时Schrdinger方程。该方法,选用二阶劈裂算符作为时间演化算子;分别选择能谱表象和坐标表象做为含时波函数演化的两个表象。在坐标表象下,波函数的径向部分... 详细信息

本文发展了一套高精度、高效率的伪谱方法,以非微扰的方式求解真实原子三维含时Schrdinger方程。该方法,选用二阶劈裂算符作为时间演化算子;分别选择能谱表象和坐标表象做为含时波函数演化的两个表象。在坐标表象下,波函数的径向部分使用the coulomb wave function discrete variable representation(CWDVR)来离散;角向波函数展开在两维的Gauss-Legendre-Fourier格点上。作为例子,本文计算了氢原子的光激发和光电离过程,并和解析解进行了比对。结果表明:我们的结果和解析解吻合;该方法很好地处理了库仑奇点问题。本文还计算了强激光辐照氢原子的多光子电离过程,并和其它的数值方案进行了比较。结果表明:在计算收敛的前提下,本方法计算效率更高。

关键词：三维含时Schrdinger方程库仑奇点强场含时波包传播

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