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第十六届中国交叉科学会议

作者：赖惠林许爱国张广财李德梅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 福建师范大学数学与计算机科学学院福州350007 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 福建师范大学数学与计算机科学学院福州350007

本文发展了用于研究可压流体瑞利泰勒(RT)不稳定性的含外力的离散Boltzmann模型(DBM),并对热Couette流问题进行数值模拟并与Riemann解析解进行比较,结果表明该模型可适用可压流体数值模拟.利用该模型对界面间断的可压流体RT不稳定性进... 详细信息

本文发展了用于研究可压流体瑞利泰勒(RT)不稳定性的含外力的离散Boltzmann模型(DBM),并对热Couette流问题进行数值模拟并与Riemann解析解进行比较,结果表明该模型可适用可压流体数值模拟.利用该模型对界面间断的可压流体RT不稳定性进行数值模拟,得到界面初始扰动发展成蘑菇状图形的基本过程.数值结果表明,DBM可用于可压流体RT不稳定性问题的数值研究.

关键词：可压缩流体瑞利泰勒不稳定性离散玻尔兹曼模型

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基于MPI的高精度归约函数设计与实现

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计算机工程与科学 2021年第4期43卷 594-602页

作者：何康黄春姜浩谷同祥齐进刘杰国防科技大学计算机学院湖南长沙410073 北京应用物理与计算数学研究所北京100000 国防科技大学并行与分布处理重点实验室湖南长沙410073 国防科技大学复杂系统软件工程湖南省重点实验室湖南长沙410073

随着科学工程计算大规模、高维数和长时程的特性越来越显著,浮点舍入误差的累积效应往往使得计算结果不可信,提高计算精度成为了并行计算领域研究的热点之一。基于MPICH3框架,采用无误差变换技术构建新的数据格式和相应运算操作符,设计... 详细信息

随着科学工程计算大规模、高维数和长时程的特性越来越显著,浮点舍入误差的累积效应往往使得计算结果不可信,提高计算精度成为了并行计算领域研究的热点之一。基于MPICH3框架,采用无误差变换技术构建新的数据格式和相应运算操作符,设计了高精度归约函数MPI_ACCU_REDUCE,实现了高精度的求和、求积和求L2范数3种MPI归约运算。数值实验结果表明,提出的3种高精度归约运算有效提高了数值计算的精度。

关键词： MPI 高精度计算归约操作无误差变换

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非预混连续旋转爆轰发动机冷流场的大涡模拟研究

非预混连续旋转爆轰发动机冷流场的大涡模拟研究

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第九届全国流体力学学术会议

作者：周蕊武丹北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室中国航天科工集团第九总体设计部

连续旋转爆轰发动机(CRDE)在航空航天推进技术领域有很好的应用价值和发展潜力。真实CRDE中燃料/氧化剂分开喷注,它们的混合过程极为复杂,并会显著影响爆轰特性。近期国际上开展的以RANS为主的非预混研究主要给出流场时均特征,缺乏对真... 详细信息

连续旋转爆轰发动机(CRDE)在航空航天推进技术领域有很好的应用价值和发展潜力。真实CRDE中燃料/氧化剂分开喷注,它们的混合过程极为复杂,并会显著影响爆轰特性。近期国际上开展的以RANS为主的非预混研究主要给出流场时均特征,缺乏对真实CRDE中湍流混合等非定常过程及其物理机理的揭示。本文采用大涡模拟方法,对非预混CRDE中燃料和氧化剂的混合过程及其主要机理开展深入研究。研究结果表明,非预混CRDE流场中存在欠膨胀特征、大尺度涡结构,以及回流区等复杂流动现象,其中由于K-H不稳定性产生的大尺度湍流涡结构是促进氢/氧混合的主要机制。此外,本文还考察了氧气喷注位置、氢气喷注角度等因素对流场结构和混合特征的影响。研究结果表明,不同喷注策略会影响射流剪切层形态、涡尺度,以及回流区分布等,进而影响氢气和氧气射流的混合过程和混合程度。本文结果可直接为真实CRDE喷注设计提供参考。

关键词：连续旋转爆轰发动机非预混喷注大涡模拟混合特性喷注构型

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核医学治疗中患者的体素级剂量计算

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原子能科学技术 2023年第6期57卷 1253-1259页

作者：马锐垚邱睿武祯胡子仪戴甜甜郭烽赵文锐江年铭高丽蕾李君利清华大学粒子技术与辐射成像教育部重点实验室北京100084 清华大学工程物理系北京100084 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 同方威视技术股份有限公司北京100084 中日友好医院放射肿瘤科北京100029 解放军总医院第六医学中心核医学科北京100048 北京永新医疗设备有限公司北京102206

核医学治疗中为了制定合理的治疗方案需要对患者进行个体化剂量评估。本研究通过计算患者的体素级剂量分布,对分化型甲状腺癌患者的^(131)I SPECT图像及CT图像进行了精准定量分析,利用体素S因子方法、直接蒙特卡罗方法和GPU蒙特卡罗方... 详细信息

核医学治疗中为了制定合理的治疗方案需要对患者进行个体化剂量评估。本研究通过计算患者的体素级剂量分布,对分化型甲状腺癌患者的^(131)I SPECT图像及CT图像进行了精准定量分析,利用体素S因子方法、直接蒙特卡罗方法和GPU蒙特卡罗方法计算了核医学患者体素级剂量分布。体素S因子方法相比于蒙特卡罗方法,在上呼吸道内部、肺部、骨骼等与水密度差异大的位置表现出剂量结果的差异,在肺和骨骼的最大差异达到40%,且在组织的交界处差异明显,在距离源分布较远位置的剂量相对于蒙特卡罗结果有一定低估。GPU蒙特卡罗方法与直接蒙特卡罗方法计算结果一致,并实现了400倍的加速比。综上所述,体素级剂量计算能获得亚器官区域和肿瘤区域的剂量不均匀分布,直接蒙特卡罗方法相比于体素S因子方法能够实现更精确的剂量计算,GPU程序能有效加速蒙特卡罗计算。

关键词：核医学剂量评估体素S因子方法蒙特卡罗方法

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曙光6000计算机数万核大规模计算复杂应用的性能测试与分析

曙光6000计算机数万核大规模计算复杂应用的性能测试与分析

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2012全国高性能计算学术年会

作者： QIN Guiming 秦桂明 ZHAO Weibo 赵伟波 WANG Wei 王伟 CAO Xiaolin 曹小林 ZHANG Aiqing 张爱清 High Performance Computing Center Institute of Applied Physics and Computational Mathematics Beiji 北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京 100094 High Performance Computing Center Institute of Applied Physics and Computational Mathematics Beiji 北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京 100094 北京应用物理与计算数学研究所计算物理国防科技重点实验室北京 100094

面向大规模工程计算,JASMIN 框架在并行使能技术和数值算法上进行了发展和完善.2.0 版JASMIN 框架保持编程接口兼容,无需用户修改程序,可直接提升已有程序的并行可扩展能力.JASMIN 框架在曙光6000等多台高性能计算机上的成功安装表明,JA... 详细信息

面向大规模工程计算,JASMIN 框架在并行使能技术和数值算法上进行了发展和完善.2.0 版JASMIN 框架保持编程接口兼容,无需用户修改程序,可直接提升已有程序的并行可扩展能力.JASMIN 框架在曙光6000等多台高性能计算机上的成功安装表明,JASMIN 可直接在不同架构的高性能计算机上移植使用.为考察应用程序在JASMIN 框架支撑下的并行可扩展能力,在曙光6000 超级计算机上测试和分析了激光聚变、材料科学、高功率微波等领域中典型的数值模拟应用.这些应用具有多物理、多尺度、高温高压、复杂三维构型等复杂性特征.测试结果表明这些应用程序在数万核上的并行效率可达到50％以上,具有很好的并行可扩展性.

关键词：计算机大规模数值复杂应用并行自适应结构网格支撑软件框架性能测试

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Kelvin-Hemholtz不稳定性的粘性和热传导效应及其非平衡表征

Kelvin-Hemholtz不稳定性的粘性和热传导效应及其非平衡表征

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中国物理学会2015年秋季会议

作者：甘延标许爱国张广财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 理论物理国家重点实验室(中科院理论物理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 理论物理国家重点实验室(中科院理论物理所) 北京 100190

通过在离散Boltzmann方程中引入外力项,构造了一个比热比和Prandtl数可调的高效、可压离散Boltzmann 模型(Discrete Boltzmann Method,DBM)。物理上该模型等效于可压Navier-Stokes模型外加一个描述热动非平衡效应的粗粒化模[1-5]。利用...

通过在离散Boltzmann方程中引入外力项,构造了一个比热比和Prandtl数可调的高效、可压离散Boltzmann 模型(Discrete Boltzmann Method,DBM)。物理上该模型等效于可压Navier-Stokes模型外加一个描述热动非平衡效应的粗粒化模[1-5]。利用该模型研究了Kelvin-Hemholtz不稳定性(Kelvin-Hemholtz instability,KHI)的粘性和热传导效应。

关键词：

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流体不稳定性系统的离散Boltzmann方法研究

流体不稳定性系统的离散Boltzmann方法研究

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中国物理学会2016年秋季会议

作者：陈锋许爱国张广财山东交通学院航空学院济南 250357 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

利用多松弛离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM)研究二维RT不稳定性问题,同时从宏观和非平衡两个角度探究粘性、热传导和Prandtl数的影响。宏观上,粘性和热传导均在再加速阶段展现出显著的抑制作用,这种抑制作用主要通过...

利用多松弛离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM)研究二维RT不稳定性问题,同时从宏观和非平衡两个角度探究粘性、热传导和Prandtl数的影响。宏观上,粘性和热传导均在再加速阶段展现出显著的抑制作用,这种抑制作用主要通过抑制Kelvin-Helmholtz不稳定性的发展来实现。

关键词：

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冲击波聚心条件下阻抗匹配法的应用

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高能量密度物理 2009年第3期 116-119页

作者：于锦泉杨堃刘光祚李庆忠华劲松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实验室四川绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所计算物理国家重点实验盘北京100088

对数值模拟结果分析表明，当待测样品与标准样品厚度相同时，直接使用平均冲击波速度进行阻抗匹配法测量是可行的，但需要对待测样品中冲击波速度进行小量的修正。利用阻抗匹配法原理及冲击波聚心规律分析给出了冲击波速度不完全阻抗匹... 详细信息

对数值模拟结果分析表明，当待测样品与标准样品厚度相同时，直接使用平均冲击波速度进行阻抗匹配法测量是可行的，但需要对待测样品中冲击波速度进行小量的修正。利用阻抗匹配法原理及冲击波聚心规律分析给出了冲击波速度不完全阻抗匹配聚心效应修正量，不完全阻抗匹配修正量由γ和αstand决定，γ取决于待测样品和标准样品的材料参数，αstand为标准材料冲击波聚心传播规律的一次项系数。

关键词：球形内爆不完全阻抗匹配聚心效应修正

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颗粒密度与半径影响下的多相RMI混合区域宽度极限理论模型及其规律探究

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第10期54卷 56-67页

作者：司英明孟宝清王春田保林陈潜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京101408 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

颗粒参数对多相Richtmyer-Meshkov不稳定性(RMI)混合区宽度演化具有显著影响,但影响规律尚待探究.本文基于界面运动方程,综合颗粒体积分数、半径和气体黏度参数影响,提出无量纲数Sd,表征曳力对流体速度弛豫过程的影响.基于小扰动理论建... 详细信息

颗粒参数对多相Richtmyer-Meshkov不稳定性(RMI)混合区宽度演化具有显著影响,但影响规律尚待探究.本文基于界面运动方程,综合颗粒体积分数、半径和气体黏度参数影响,提出无量纲数Sd,表征曳力对流体速度弛豫过程的影响.基于小扰动理论建立了极限颗粒参数下混合区宽度的增长模型,分析表明颗粒密度与半径组合决定混合区宽度增长形态,在颗粒密度较大时呈指数增长,在半径较大或二者都较大时呈线性增长.进一步分析揭示了颗粒参数变化对混合区域宽度的影响规律,发现增大颗粒半径会促进混合区域宽度增长.数值模拟结果验证了理论模型及Sd数有效性,结果表明经典的Stokes数(St)在预测混合区宽度增长时存在失效情况,St数和Sd数的组合是多相RMI演化的主控无量纲数.

关键词：多相Richtmyer-Meshkov不稳定性颗粒参数混合区域宽度理论模型影响规律

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RM不稳定性系统及与RT不稳定性共存系统的DBM研究

RM不稳定性系统及与RT不稳定性共存系统的DBM研究

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中国交叉科学学会第17届学术年会

作者：陈锋许爱国张广财山东交通学院航空学院济南 250357 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

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