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第十七届全国流体力学数值方法研讨会

作者：李征王双虎北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 计算物理重点实验室北京100088

可压缩多相流问题广泛出现在自然科学和工程技术的许多领域,也与国防事业的发展有密切的联系,其数值求解一直是计算流体力学的重要研究领域.最常见的是均匀混合模型,两相均看作连续介质,互相贯穿,均匀混合.1986年,Baer和Nunziato[1]提出...

可压缩多相流问题广泛出现在自然科学和工程技术的许多领域,也与国防事业的发展有密切的联系,其数值求解一直是计算流体力学的重要研究领域.最常见的是均匀混合模型,两相均看作连续介质,互相贯穿,均匀混合.1986年,Baer和Nunziato[1]提出的Baer-Nunziato模型(简称BN模型)是其代表,控制方程包含两组连续性方程、动量方程和能量方程,同时计入了两相间相互作用对质量、动量、能量输运的影响.BN模型描述的是一个可压缩非守恒型两相流模型,其非守恒项用来描述两相间的相互作用,使得控制方程不能写成散度形式,不能再利用守恒方程中相应概念,因此给数值求解带来了很大的困难.

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辐射扩散方程完全保正的非线性格式

辐射扩散方程完全保正的非线性格式

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第十七届全国流体力学数值方法研讨会

作者：盛志强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北京100088

保正性是对扩散方程的一个重要要求，不保正的格式将导致密度和能量等物理量出现负值，因此需要构造保正格式.在非线性保正格式的构造过程中需要用到一些中间未知量，而中间未知量的消去方法将影响保正格式的精度和健壮性.在本报告中，...

保正性是对扩散方程的一个重要要求，不保正的格式将导致密度和能量等物理量出现负值，因此需要构造保正格式.在非线性保正格式的构造过程中需要用到一些中间未知量，而中间未知量的消去方法将影响保正格式的精度和健壮性.在本报告中，我们将介绍一种消去中间未知量的方法，该方法能保证中间未知量也是非负的，从而去掉了以往格式要求中间未知量非负的假定.基本思想如下：首先利用网格边上的法向通量连续条件，将网格边未知量表示成单元中心未知量和网格顶点未知量的线性组合;然后在顶点周围构造一个充分小的控制体，并在该控制体上构造保正格式，进而可以将网格顶点未知量表示成单元中心未知量和网格边未知量的线性组合.我们的方法可以保证这些组合系数都是非负的，且系数之和为1.所得格式的非线性系数依赖于网格顶点未知量和单元中心未知量，我们利用迭代方法求解这些中间未知量.数值结果显示新格式比以往的格式更健壮.

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健壮性与接触保持性兼顾的近似黎曼解

健壮性与接触保持性兼顾的近似黎曼解

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第十七届全国流体力学数值方法研讨会

作者：沈智军闫伟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

惯性约束聚变、爆轰物理、弹塑性物理和武器物理等许多领域，都涉及多介质大变形问题的数值模拟。基于现阶段对物理规律及材料参数的认识能力，对涉及到多物理耦合过程的多介质流体运动的描述，特别是对物理涡度较小的内爆动力学问题的...

惯性约束聚变、爆轰物理、弹塑性物理和武器物理等许多领域，都涉及多介质大变形问题的数值模拟。基于现阶段对物理规律及材料参数的认识能力，对涉及到多物理耦合过程的多介质流体运动的描述，特别是对物理涡度较小的内爆动力学问题的模拟，主要依靠能清晰分辨物质界面的拉格朗日(简称拉式)方法。众所周知，拉式方法中网格的变形会导致计算结果的失真和计算过程的中断，甚至仅为提高计算精度而采取的网格加密措施，也可能引起计算失败。采用可以改善网格品质的任意拉格朗日欧拉(ALE)方法，也不能完全避免产生计算失真甚至中断的问题。构造健壮且能分辨物质界面的数值方法是解决强冲击问题的重要途径。

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粒子输运方程的确定论计算方法

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计算物理 2014年第2期31卷 127-154页

作者：杭旭盈洪振英李双贵袁光伟北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

针对实际应用中辐射和中子输运数值模拟,讨论球一维和柱二维几何粒子输运方程确定论计算方法的研究现状,包括离散纵标、球谐函数、迭代加速、并行计算等方法.重点讨论输运计算方法所取得的若干研究进展,包括离散纵标求积组、自适应时间... 详细信息

针对实际应用中辐射和中子输运数值模拟,讨论球一维和柱二维几何粒子输运方程确定论计算方法的研究现状,包括离散纵标、球谐函数、迭代加速、并行计算等方法.重点讨论输运计算方法所取得的若干研究进展,包括离散纵标求积组、自适应时间离散格式、本征值迭代求解方法、简化球谐函数方法、修正的子网格隅角平衡方法、灰体综合加速方法、迭代初值选取方法、输运与扩散耦合方法、基于预估校正的并行格式等.简要介绍了相关输运计算程序的研制情况,并分析输运计算方法存在的难点,提出待开展研究的内容.

关键词：粒子输运方程计算方法离散纵标球谐函数方法

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多群辐射输运计算的输运综合加速方法

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计算物理 2014年第5期31卷 505-513页

作者：李双贵杨容杭旭登北京应用物理与计算数学研究所北京100094 计算物理实验室北京100088

研究多群辐射输运计算的源迭代输运综合加速方法,通过优化灰体输运综合加速,构造了双层嵌套的输运综合加速方法.数值算例表明新方法较灰体输运综合加速进一步提高计算效率,且适用于吸收系数强间断的高维复杂几何问题.

关键词：多群辐射输运离散纵标方法源迭代输运综合加速方法

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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。

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多介质大变形扩散问题的一种简单高精度算法

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应用数学学报 2014年第2期37卷 367-378页

作者：宋淑红王双虎北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

在扩散方程基于单元中心量的大变形网格离散方法中,大部分算法都直接或者间接用到了单元节点量,其中更有一些方法的成败直接决定于单元节点量计算的好坏,如在实际中应用非常广泛的九点格式等.本文利用孪生逼近方法在处理间断扩散系数问... 详细信息

在扩散方程基于单元中心量的大变形网格离散方法中,大部分算法都直接或者间接用到了单元节点量,其中更有一些方法的成败直接决定于单元节点量计算的好坏,如在实际中应用非常广泛的九点格式等.本文利用孪生逼近方法在处理间断扩散系数问题上的优势,发展了一种基于三角形子网格的简单高精度节点量计算方法,并应用该方法于九点格式.数值算例表明,新九点格式在大变形网格上和间断扩散系数处的精度与常系数扩散方程在正方形网格上的五点格式相当,近似二阶精度.

关键词：间断扩散系数大变形网格节点量计算孪生逼近

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多组份流动质量分数保极值原理算法

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计算物理 2014年第3期31卷 292-306页

作者：唐维军蒋浪程军波北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088 中国工程物理研究院研究生部北京100088

对基于质量分数的Mie-Gruneisen状态方程多流体组份模型提出了新的数值方法.该模型保持混合流体的质量、动量、和能量守恒,保持各组份分质量守恒,在多流体组份界面处保持压力和速度一致.该模型是拟守恒型方程系统.对该模型系统的离散采... 详细信息

对基于质量分数的Mie-Gruneisen状态方程多流体组份模型提出了新的数值方法.该模型保持混合流体的质量、动量、和能量守恒,保持各组份分质量守恒,在多流体组份界面处保持压力和速度一致.该模型是拟守恒型方程系统.对该模型系统的离散采用波传播算法.与直接对模型中所有守恒方程采用相同算法不同的是,在处理分介质质量守恒方程时,对波传播算法进行了修正,使之满足质量分数保极值原理.而不作修改的算法则不能保证质量分数在[0,1]范围.数值实验验证了该方法有效.

关键词： Mie-Gruneisen状态方程质量分数保极值原理波传播算法

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自旋轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体在尖端势垒散射中的Klein隧穿

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物理学报 2014年第11期63卷 69-73页

作者：李志曹辉北京理工大学物理学院北京100081 计算物理国家实验室北京应用物理与计算数学研究所北京100088

本文对自旋-轨道耦合的玻色-爱因斯坦凝聚体经过尖端势垒散射的过程进行了数值模拟,发现散射过程中存在Klein隧穿现象.相较于高斯势垒,尖端势垒散射的Klein阻塞及Klein隧穿区域会向较高势垒方向移动.在Klein隧穿区域,透射系数随势垒高... 详细信息

本文对自旋-轨道耦合的玻色-爱因斯坦凝聚体经过尖端势垒散射的过程进行了数值模拟,发现散射过程中存在Klein隧穿现象.相较于高斯势垒,尖端势垒散射的Klein阻塞及Klein隧穿区域会向较高势垒方向移动.在Klein隧穿区域,透射系数随势垒高度而振荡下降,且振幅随着势垒增高而逐渐减小.最后,分别讨论了原子相互作用对经典透射区域、Klein阻塞区域以及Klein隧穿区域散射过程的影响.

关键词：自旋-轨道耦合 Klein隧穿尖端势垒散射玻色-爱因斯坦凝聚

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非等温相分离的热传导、黏性和Prandtl数效应:格子Boltzmann模拟与理论分析

非等温相分离的热传导、黏性和Prandtl数效应:格子Boltzmann模拟...

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中国核学会2015年学术年会

作者：甘延标许爱国张广财蔚喜军北华航天工业学院河北廊坊065000 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北京100088 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北京100088 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 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北京100088

利用线性理论分析研究了非等温气液相分离的热传导、黏性和Prandtl数效应.发现热传导加速相分离过程,黏性抑制相分离速度.亚稳态相分离持续的时间tSD与热传导系数KT、黏性系数η满足如下关系tSD=a+b/Kr,tSD=c+dη+(eη)3,其中a-e均为拟... 详细信息

利用线性理论分析研究了非等温气液相分离的热传导、黏性和Prandtl数效应.发现热传导加速相分离过程,黏性抑制相分离速度.亚稳态相分离持续的时间tSD与热传导系数KT、黏性系数η满足如下关系tSD=a+b/Kr,tSD=c+dη+(eη)3,其中a-e均为拟合参数.对于固定的Prandtl数Pr,当系统黏性η小于临界值ηc时,tSD与η呈现逆对数关系.当η＞ηc时,对于Pr＜1的情形,tSD随η减小而减小;当Pr＞1时,tSD随η的增加而增加.上述结果同格子Boltzmann模拟结果符合得很好.

关键词：气液相分离过程热传导系数黏性系数 Prandtl数效应格子玻尔兹曼理论

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