检索结果-内蒙古大学图书馆

第十三届全国流体力学学术会议

作者：刘昌文张又升肖左利北京大学应用物理与技术研究中心北京应用物理与计算数学研究所计算物理全国重点实验室北京大学工学院湍流与复杂系统国家重点实验室

Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性是流体力学最经典的问题之一,广泛发生于自然界和工程问题中。准确预测其前沿气泡演化具有重要的科学意义和工程应用价值。半个多世纪以来,众多学者基于Layzer提出的势流模型框架,发展了若干能较好预测势流... 详细信息

Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性是流体力学最经典的问题之一,广泛发生于自然界和工程问题中。准确预测其前沿气泡演化具有重要的科学意义和工程应用价值。半个多世纪以来,众多学者基于Layzer提出的势流模型框架,发展了若干能较好预测势流阶段气泡演化的理论模型。然而,单模RT不稳定性的非线性气泡演化仍然是一个尚未完全解决的难题,具有较大的挑战性。本文获得了单模RT不稳定性气泡混沌发展阶段的增长率解析标度关系,并得到Wei和Bian等人高分辨率数值模拟结果的验证。该标度关系在经典势流理论模型的基础上引入尺度变换,实现了对不稳定性增长率线性阶段、非线性阶段、准稳态阶段、再加速阶段以及混沌阶段的全阶段统一建模。本文还发现,单模RT不稳定性的气泡高度演化最终会进入一个关于时间平方幂次律增长的混沌发展阶段,类似于多模RT后期阶段观察到的湍流混合行为。图1所示理论增长标度律与Wei的数值拟合结果相吻合,证实本文所提出标度律的可靠性。这项工作预计将为深入理解多模RT不稳定性的湍流混合标度关系提供指导。

关键词： Rayleigh-Taylor不稳定性势流模型混沌发展阶段解析标度律

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激光聚变内爆流体不稳定性基础问题研究进展

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强激光与粒子束 2021年第1期33卷 1-60页

作者：王立锋叶文华陈竹李永升丁永坤赵凯歌张靖李志远杨云鹏吴俊峰范征锋薛创李纪伟王帅杭旭登缪文勇袁永腾涂绍勇尹传盛曹柱荣邓博杨家敏江少恩董佳钦方智恒贾果谢志勇黄秀光傅思祖郭宏宇李英骏程涛高振方丽丽王保山王英华曾维新卢艳旷圆圆赵振朝陈伟戴振生谷建法葛峰峻康洞国张桦森乔秀梅李蒙刘长礼申昊许琰高耀明刘元元胡晓燕徐小文郑无敌邹士阳王敏朱少平张维岩贺贤土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工学院北京100871 中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所上海201800 中国矿业大学(北京) 北京100083 中国海洋大学数学科学学院山东青岛266100 安徽大学物理与材料科学学院合肥230039

激光聚变有望一劳永逸地解决人类的能源问题,因而受到国际社会的普遍重视,一直是国际研究的前沿热点。目前实现激光惯性约束聚变所面临的最大科学障碍(属于内禀困难)是对内爆过程中高能量密度流体力学不稳定性引起的非线性流动的有效控... 详细信息

激光聚变有望一劳永逸地解决人类的能源问题,因而受到国际社会的普遍重视,一直是国际研究的前沿热点。目前实现激光惯性约束聚变所面临的最大科学障碍(属于内禀困难)是对内爆过程中高能量密度流体力学不稳定性引起的非线性流动的有效控制,对其研究涵盖高能量密度物理、等离子体物理、流体力学、计算科学、强冲击物理和高压原子物理等多个学科,同时还要具备大规模多物理多尺度多介质流动的数值模拟能力和高功率大型激光装置等研究条件。作为新兴研究课题,高能量密度非线性流动问题充满了各种新奇的现象亟待探索。此外,流体力学不稳定性及其引起的湍流混合,还是天体物理现象(如星系碰撞与合并、恒星演化、原始恒星的形成以及超新星爆炸)中的重要过程,涉及天体物理的一些核心研究内容。本文首先综述了高能量密度非线性流动研究的现状和进展,梳理了其中的挑战和机遇。然后介绍了传统中心点火激光聚变内爆过程发生的主要流体力学不稳定性,在大量分解和综合物理研究基础上,凝练出了目前制约美国国家点火装置(NIF)内爆性能的主要流体不稳定性问题。接下来,总结了国外激光聚变流体不稳定性实验物理的研究概况。最后,展示了内爆物理团队近些年在激光聚变内爆流体不稳定性基础性问题方面的主要研究进展。该团队一直从事激光聚变内爆非线性流动研究与控制,以及聚变靶物理研究与设计,注重理论探索和实验研究相结合,近年来在内爆重要流体力学不稳定性问题的解析理论、数值模拟和激光装置实验设计与数据分析等方面取得了一系列重要成果,有力地推动了该研究方向在国内的发展。

关键词：激光聚变惯性约束聚变流体力学不稳定性高能量密度物理非线性流动辐射流体力学内爆物理

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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！

关键词：

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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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铈相变的LDA+G方法研究

铈相变的LDA+G方法研究

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第十七届全国相图学术会议暨相图与材料设计国际研讨会

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(5-13GPa)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(面心立方结构)以及bct相(体心四方结构)都是亚稳相或者不稳定相,该结果与最近的实验符合,对于澄清铈在中等压强范围的稳定相问题,具有重要意义。采用LDA+G方法研究了铈的α-γ同构相变问题,结果表明铈α-γ相变在零温情形能够发生(相变压力为负),说明该相变不仅仅由熵增驱动,还有其他驱动机制。与一种平均场势方法结合将LDA+G方法推广到有限温度情形,包含电子熵和声子熵的贡献得到了铈在温度、压力作用下的吉布斯自由能,由此得到铈α-γ相变过程中的熵增,计算结果表明电子熵和声子熵都对相变具有重要的贡献。计算得到铈的状态方程和α、γ两相含温含压相图,结果与实验符合。

关键词：铈相变 LDA+G方法

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可压缩Rayleigh-Taylor不稳定性及湍流混合的直接数值模拟

可压缩Rayleigh-Taylor不稳定性及湍流混合的直接数值模拟

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第八届全国流体力学学术会议

作者：田保林张又升李新亮北京应用物理与计算数学研究所中国科学院力学研究所LHD国家重点实验室

在可压缩湍流的直接数值模拟(DNS)软件OPENCFD基础上,通过进行RT不稳定性数值模拟的适应性改进,形成了适合可压缩RT不稳定性和后期湍流混合的DNS软件,直接数值模拟了可压缩RT不稳定性引起的湍流混合问题。大量直接数值模拟结果表明,RT... 详细信息

在可压缩湍流的直接数值模拟(DNS)软件OPENCFD基础上,通过进行RT不稳定性数值模拟的适应性改进,形成了适合可压缩RT不稳定性和后期湍流混合的DNS软件,直接数值模拟了可压缩RT不稳定性引起的湍流混合问题。大量直接数值模拟结果表明,RT不稳定性后期的湍流混合发展和初始扰动密切相关,包括初始扰动模态、密度比、加速历史等等。利用DNS结果,对比了二维不稳定性和三维不稳定性发展的异同,三维RT不稳定性发展要快于二维结果。同时,还分析了混合区宽度、分子混合程度的演化情况。多模态和随机模态扰动,后期混合区宽度的发展要慢于单模态情形。而且,在某些特定情况下,混合区宽度并不满足常用的二次律形式。

关键词：直接数值模拟湍流混合 Raylegh-Taylor不稳定性

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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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不稳定流体系统内的物质混合与非平衡行为研究

不稳定流体系统内的物质混合与非平衡行为研究

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中国力学大会-2021+1

作者：陈锋许爱国山东交通学院航空学院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和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室

亮点针对宏观连续模型物理功能不足、而分子动力学方法因适用尺度受限而无能为力的介尺度两难情形,从统计物理学基本原理出发,构建离散玻尔兹曼模型(Discrete Boltzmann Modeling/Method,DBM),结合形态学分析及DBM自带的相空间分析方法... 详细信息

亮点针对宏观连续模型物理功能不足、而分子动力学方法因适用尺度受限而无能为力的介尺度两难情形,从统计物理学基本原理出发,构建离散玻尔兹曼模型(Discrete Boltzmann Modeling/Method,DBM),结合形态学分析及DBM自带的相空间分析方法,获得了一系列新的认识,如:RTI演化中各种非平衡强度同宏观量不均匀度之间的关联性;RMI和RTI共存系统中两者间的竞争与协调机制;RTI和KHI共存系统中非平衡量作为演化阶段过渡的物理判据。

关键词： DBM 建模与模拟不均匀度热力学非平衡相空间流体不稳定性特征量动理学宏观量复杂流动 Taylor 物理判据形态学分析物质混合流体系统

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耦合Rayleigh-Taylor-Kelvin-Helmholtz不稳定性的形态学与非平衡分析

耦合Rayleigh-Taylor-Kelvin-Helmholtz不稳定性的形态学与非平衡...

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第十一届全国流体力学学术会议

作者：陈锋许爱国张玉东曾庆凯山东交通学院航空学院北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室郑州大学力学与安全工程学院

本文使用多松弛时间离散玻尔兹曼模型研究耦合瑞利-泰勒-开尔文-亥姆霍兹不稳定性(RTI,KHI和RTKHI)系统，引入形态学边界长度和热力学非平衡(TNE)强度，以探究其复杂动力学过程。模拟发现，在耦合系统后期RTI始终发挥主要作用，而早期... 详细信息

本文使用多松弛时间离散玻尔兹曼模型研究耦合瑞利-泰勒-开尔文-亥姆霍兹不稳定性(RTI,KHI和RTKHI)系统，引入形态学边界长度和热力学非平衡(TNE)强度，以探究其复杂动力学过程。模拟发现，在耦合系统后期RTI始终发挥主要作用，而早期的主要机制取决于浮力和剪切强度的对比。温度场的形态学边界长度L和平均热流强度D均可用于测量系统浮力与剪切强度之比，并定量地判断RTKHI系统早期的主要机制。具体来说，当KH(IRTI)占主导地位时，L> L(LD(D物理判据。

关键词：离散Boltzmann方法 Rayleigh-Taylor不稳定性 Kelvin-Helmholtz不稳定性形态学非平衡

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化学反应流的非平衡效应研究——基于离散Boltzmann方法

化学反应流的非平衡效应研究——基于离散Boltzmann方法

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中国力学大会-2017暨庆祝中国力学学会成立60周年大会

作者：张玉东许爱国张广财陈志华南京理工大学瞬态物理国家重点实验室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和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室

伴随着化学反应的流体系统蕴含复杂的非平衡效应,其中包括动力学非平衡、热力学非平衡以及化学反应非平衡。传统的宏观流体模型,一般是基于平衡态假设(Euler方程)或仅仅考虑线性响应的非平衡效应(Navier-Stokes方程),对于更深层次的非... 详细信息

伴随着化学反应的流体系统蕴含复杂的非平衡效应,其中包括动力学非平衡、热力学非平衡以及化学反应非平衡。传统的宏观流体模型,一般是基于平衡态假设(Euler方程)或仅仅考虑线性响应的非平衡效应(Navier-Stokes方程),对于更深层次的非平衡效应的度量,目前并没有成熟有效的方法。近些年,我们课题组在有限差分格子Boltzmann方法的基础上,从物理建模角度出发,发展了离散Boltzmann方法,可以在一定程度上有效研究流体系统的非平衡效应。本文基于离散Boltzmann方法,进一步将其应用于化学反应流动过程的模拟,以爆轰系统为例,考察了三种非平衡效应的作用。从离散Boltzmann方法角度重新考察Navier-Stokes方程中粘性项和热流项的作用,发现这两项其实分别相当于一种非组织动量流(Non-Organized Momentum Fluxes,NOMF)与非组织能量流(Non-Organized Energy Fluxes,NOEF)。基于Gibbs关系,发现化学反应流动过程中的熵产生来源于非组织动量流、非组织能量流以及化学反应效应三个方面,并推导出了熵产生率与这三种效应之间的关系。结合爆轰过程的模拟,对比研究了在不同反应速率特性条件下三种效应对熵产生率的影响。

关键词：非平衡效应离散Boltzmann方法非组织动量流非组织能量流熵产生率

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