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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... 详细信息

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：离散Boltzmann模型 Kelvin-Hemholtz不稳定性非平衡效应

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基于MODFLOW的地下水流模型前处理优化

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吉林大学学报（地球科学版） 2014年第4期44卷 1290-1296页

作者：韩忠邵景力崔亚莉程汤培李玲杨程中国地质大学(北京)水资源与环境学院北京100083 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 北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100094

MODFLOW中现有的降水补给数据和井流数据是基于每个剖分网格输入的,导致基于MODFLOW建立大区域水流数值模型前处理的降水补给文件和井流文件存储开销过大、读取效率低。为此,通过改进现有的降水补给子程序包RCH及开发新的子程序包RAW,... 详细信息

MODFLOW中现有的降水补给数据和井流数据是基于每个剖分网格输入的,导致基于MODFLOW建立大区域水流数值模型前处理的降水补给文件和井流文件存储开销过大、读取效率低。为此,通过改进现有的降水补给子程序包RCH及开发新的子程序包RAW,给出了一种基于面状补排项的数据输入新方法。改进后的MODFLOW程序通过读取RCH文件或RAW文件中每个分区的补排量数据,以及每个网格对应的分区编号,在程序内部实现了补排量向每个模型网格的分配。RAW子程序包实现了多层面状补排量的表达,可用于面状的地下水开采、农业回灌等源汇项的处理。相对于原始的源汇项数据存储方式,基于新方法建立的华北平原地下水流模型,RCH及RAW文件大小分别减小为原来的1/145和1/255,整个模型数据的读取时间的加速比为7.46。

关键词： MODFLOW RCH RAW大区域地下水模拟华北平原

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两相流系统的离散玻尔兹曼建模

两相流系统的离散玻尔兹曼建模

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中国核学会2015年学术年会

作者：许爱国张广财甘延标蔚喜军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

本文借助离散玻尔兹曼方程构建液气二相流系统的非平衡相变模型.通过该模型,人们可以同时研究二相流系统的动力学非平衡与相变动理学过程中的热力学非平衡.讨论了测量系统热力学非平衡程度的方案以及研究结果对宏观流体建模的贡献.

关键词：液气二相流系统热力学非平衡相变模型离散玻尔兹曼方程

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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。

关键词：离散玻尔兹曼方法燃烧爆轰不稳定性非平衡效应

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多介质流模拟的Runge-Kutta控制体积间断有限元方法（英文）

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计算物理 2014年第3期31卷 271-284页

作者：赵国忠蔚喜军李珍珍包头师范学院数学科学学院包头014030 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088 中国科学技术大学数学系合肥230052

构造可用于多介质流数值模拟的Runge-Kutta控制体积(RKCV)间断有限元方法.对于多介质流模拟,使用线性和非线性的Riemann问题解法器计算界面处的数值流通量.该方法是一种高精度的数值方法且可以保证流体的局部守恒.数值结果表明,即使是... 详细信息

构造可用于多介质流数值模拟的Runge-Kutta控制体积(RKCV)间断有限元方法.对于多介质流模拟,使用线性和非线性的Riemann问题解法器计算界面处的数值流通量.该方法是一种高精度的数值方法且可以保证流体的局部守恒.数值结果表明,即使是利用线性Riemann问题解法器的计算格式也可获得较好的数值结果.与Runge-kutta间断Galerkin方法的比较展示了本文构造算法的优势.

关键词：可压缩Euler方程组 RKCV间断有限元方法多介质流

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RKDG有限元法求解一维拉格朗日形式的Euler方程

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计算物理 2014年第1期31卷 1-10页

作者：李珍珍蔚喜军赵国忠冯涛中国科学技术大学数学科学学院合肥230026 中国工程物理研究院研究生部北京100088 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088 包头师范学院数学科学学院包头014030

描述一种新的求解Euler方程的拉格朗日格式,该格式用Runge-Kutta Discontinuous Galerkin(RKDG)方法在拉格朗日坐标系求解Euler方程,剖分网格随流体运动.新格式不仅保证流体的质量、动量和能量守恒,而且能够在时间和空间上同时达到二阶... 详细信息

描述一种新的求解Euler方程的拉格朗日格式,该格式用Runge-Kutta Discontinuous Galerkin(RKDG)方法在拉格朗日坐标系求解Euler方程,剖分网格随流体运动.新格式不仅保证流体的质量、动量和能量守恒,而且能够在时间和空间上同时达到二阶精度.数值算例表明在一维情况,随着拉氏网格的移动和改变,格式在时间和空间上仍保持二阶精度,并且没有数值震荡.

关键词：拉格朗日格式 Euler方程 RKDG有限元方法一维守恒格式

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三角波加载下金属铝动态破坏现象的微观模拟

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物理学报 2013年第7期62卷 339-346页

作者：邵建立王裴何安民秦承森辛建婷谷渝秋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计算物理实验室北京100094 中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900

采用嵌入原子势模型和分子动力学方法,模拟研究了三角波加载下金属铝动态破坏的微观过程和动力学性质.根据原子中心对称参数变化给出了样品微结构演化过程,解读了熔化前后破坏过程的形态差异;基于Virial定理统计了样品中压力和温度等力... 详细信息

采用嵌入原子势模型和分子动力学方法,模拟研究了三角波加载下金属铝动态破坏的微观过程和动力学性质.根据原子中心对称参数变化给出了样品微结构演化过程,解读了熔化前后破坏过程的形态差异;基于Virial定理统计了样品中压力和温度等力学量波形,分析了熔化前后材料的强度变化.通过不同碰撞速度的模拟,讨论了破碎区内物质形态和密度分布的变化,给出了材料破坏深度的变化规律.研究还发现,熔化后材料的动态拉伸强度已显著降低,而此时由声学近似推算的材料拉伸强度已明显高于内部应力直接计算结果.

关键词：破坏分子动力学冲击

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非平衡与多相复杂系统模拟研究——Lattice Boltzmann动理学理论与应用

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物理学进展 2014年第3期34卷 136-167页

作者：许爱国张广财李英骏李华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 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 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

在自然界和工程物理领域存在大量的非平衡、多相等复杂系统和复杂行为。Lattice Boltzmann(LB)方法起源于复杂系统复杂行为研究的格子气或元胞自动机模型;其中,现代版的Lattice Boltzmann Kinetic Model(LBKM)植根于非平衡统计物理学的... 详细信息

在自然界和工程物理领域存在大量的非平衡、多相等复杂系统和复杂行为。Lattice Boltzmann(LB)方法起源于复杂系统复杂行为研究的格子气或元胞自动机模型;其中,现代版的Lattice Boltzmann Kinetic Model(LBKM)植根于非平衡统计物理学的基本方程—Boltzmann方程。本文从物理学视角评述LB方法,给出单松弛因子和多松弛因子LBKM构建的统一理论,介绍其在非平衡与多相复杂系统研究方面的应用。简单列举LB在多相流、可压流、材料动理学等方面的进展,重点介绍使用LB研究流体界面不稳定性、燃烧等问题的工作。本文所重点传递的信息为:可以通过宏观量研究系统的非平衡行为、可以提供系统偏离热力学平衡引发的宏观效应是LBKM建模优越于宏观连续介质建模的地方;除了可以从更基本的层面理解相应物理系统的特征、机制和规律外,这类研究结果可以为现有程序或软件中宏观模型的改进(例如修正项的构造)提供物理参考。

关键词：格子玻尔兹曼动理学模型非平衡效应复杂系统

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特征线方法在平面冲击实验中的应用

特征线方法在平面冲击实验中的应用

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2014年全国固体力学学术大会

作者：潘昊吴子辉黄勇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 中国工程物理研究院研究生部北京 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

平面冲击实验是研究材料高压物理的重要手段，伴随冲击加载后的绝热等熵卸载过程则可以提供更多材料的动态响应信息，包括准弹性、逆相变和损伤行为等。激光测速技术已被广泛应用于平面冲击实验研究中，该项技术能够获取材料加载与卸载...

平面冲击实验是研究材料高压物理的重要手段，伴随冲击加载后的绝热等熵卸载过程则可以提供更多材料的动态响应信息，包括准弹性、逆相变和损伤行为等。激光测速技术已被广泛应用于平面冲击实验研究中，该项技术能够获取材料加载与卸载过程的界面速度历史曲线，通过对待测样品窗口界面/自由面速度数据的分析与解读，可以得到材料在冲击加载/卸载下力学量的变化情况。相比其他拉格朗日分析方法和反向积分方法，特征线方法通过考虑反射波与入射波的相互作用，可更为合理的计算与分析待测材料窗口界面/自由面速度数据，从而获取材料在绝热卸载下的声速、屈服强度和粒子速度等的变化情况。通过对典型的阻抗差异较大材料(Ta/LiF)的速度剖面进行数值分析后，认为特征线方法获得的声速～粒子速度，应力～体应变关系等结果具有更高的精度。采用特征线方法对Sn材料的逆向碰撞冲击实验结果进行了分析，获取了更为丰富的Sn材料在冲击加载下的相变、屈服强度和卸载路径等信息。

关键词：

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多群辐射扩散方程组的分裂迭代算法收敛分析

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计算物理 2013年第1期30卷 111-119页

作者：杭旭登李敬宏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京100094

分析了多群辐射扩散方程组的分裂迭代算法的收敛速度,证明其收敛特性,给出迭代矩阵谱半径的解析公式.对谱半径进行数值计算与分析,揭示算法的收敛速度与辐射系数之间的依赖关系,数值算例验证了理论结果,给出了该算法的适用条件.

关键词：多群辐射扩散方程组分裂迭代算法收敛分析

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