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第十一届全国软物质与生命物质物理学术会议

作者：许爱国张广财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

在自然界与工程领域存在大量形式各异的复杂流体系统(常温常压下的固体材料在爆轰或强冲击下也表现出复杂的流动行为)。物理建模与算法设计是数值实验研究中缺一不可的两个环节。物理建模层面的误差是无法通过算法精度提高来弥补的。本... 详细信息

在自然界与工程领域存在大量形式各异的复杂流体系统(常温常压下的固体材料在爆轰或强冲击下也表现出复杂的流动行为)。物理建模与算法设计是数值实验研究中缺一不可的两个环节。物理建模层面的误差是无法通过算法精度提高来弥补的。本报告从物理学角度思考各种不同尺度、不同粗粒化程度物理建模之间的区别与互补。宏观流动层面的非平衡(HNE,Hydrodynamic Non-Equilibrium)通常使用对应质量守恒、动量守恒和能量守恒的流体动力学方程组(Hydrodynamic equations)来描述。流体动力学模型的物理精度在很大程度上取决于本构关系的合理程度。非线性本构关系动理学机理的理解要求研究与宏观流动关系最密切的热动非平衡(TNE,Thermodynamic Non-Equilibrium)行为。

关键词：非平衡物理建模 Navier-Stokes方程 Boltzmann方程复杂物理场分析

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从物理学视角看非平衡流动研究:基于DBM建模

从物理学视角看非平衡流动研究:基于DBM建模

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中国交叉科学学会第17届学术年会

作者：许爱国张广财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 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

本文概述我们课题组近十年来在非平衡流动物理建模与模拟方面的思考与进展。

关键词：

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一种新的光子多普勒速度频谱分析方法

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物理学报 2016年第10期65卷 185-191页

作者：孙海权王裴陈大伟马东军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京100088

光子多普勒速度计可给出飞层表面某一速度带内颗粒群速度随时间演化的频谱数据,在冲击动力学实验尤其是微喷射及其混合研究中得到广泛应用.本文提出一种新的光子多普勒频谱数据分析方法,可推断出混合区厚度变化和前端等效颗粒尺度.利用... 详细信息

光子多普勒速度计可给出飞层表面某一速度带内颗粒群速度随时间演化的频谱数据,在冲击动力学实验尤其是微喷射及其混合研究中得到广泛应用.本文提出一种新的光子多普勒频谱数据分析方法,可推断出混合区厚度变化和前端等效颗粒尺度.利用该方法,对一些典型状态下喷射混合速度频谱开展分析,获得了不同冲击压力、气体条件下颗粒度数据,证实了气体环境下喷射颗粒的气动破碎现象,以及破碎后尺度与初始条件的依赖性,为喷射混合物理规律研究提供了重要依据.

关键词：喷射混合光子多普勒速度计速度频谱等效颗粒度

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辐射输运与电子能量强耦合源项的一种高效计算方法

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计算物理 2017年第3期34卷 253-261页

作者：李若李蔚明宋鹏北京大学数学科学学院科学与工程计算系北京100871 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

本文研究辐射输运和电子能量耦合方程组的数值方法.在具有光性厚特征的应用问题中,这两类方程的耦合源项表现出强刚性,使得设计稳健高效的数值格式陷入困难.针对辐射输运多群模型和电子能量的耦合方程组的刚性源项,我们给出一种基于电... 详细信息

本文研究辐射输运和电子能量耦合方程组的数值方法.在具有光性厚特征的应用问题中,这两类方程的耦合源项表现出强刚性,使得设计稳健高效的数值格式陷入困难.针对辐射输运多群模型和电子能量的耦合方程组的刚性源项,我们给出一种基于电子温度变化规律拟设(ansatz)的积分算法,其时间步长不受刚性源项限制,从而使得计算效率比传统显式方法或隐式非线性迭代获得本质的提高.在所基于的拟设有效时,算法确保给出具有物理意义的解,数值算例显示其给出的解具有较高的精确度.

关键词：辐射输运多群模型耦合刚性源项

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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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各向异性扩散方程的高精度算法

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数值计算与计算机应用 2017年第4期38卷 312-326页

作者：宋淑红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计算物理实验室北京100088

针对多介质各向异性扩散方程,本文设计了一种非结构多边形网格高精度有限体积计算格式.为了能适应网格大变形,在构造格式框架时除了用到单元中心量外还引入了节点量作为中间变量,并通过推广孪生逼近算法于各向异性扩散系数情形消除节点... 详细信息

针对多介质各向异性扩散方程,本文设计了一种非结构多边形网格高精度有限体积计算格式.为了能适应网格大变形,在构造格式框架时除了用到单元中心量外还引入了节点量作为中间变量,并通过推广孪生逼近算法于各向异性扩散系数情形消除节点量,使算法回归于单元中心量计算流程.数值算例表明,该方法能较好适应大变形网格及间断系数各向异性扩散方程计算.

关键词：各向异性扩散系数孪生逼近节点量计算方法大变形网格

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基于不同数值流通量求解可压缩Euler方程组的Lax-Wendroff控制体积方法（英文）

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应用数学 2017年第4期30卷 737-749页

作者：赵国忠蔚喜军郭怀民包头师范学院数学科学学院内蒙古包头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

基于Lax-Wendroff时间离散的控制体积间断Petrov-Galerkin方法是求解双曲守恒律的一种高精度和高分辨率数值方法.本文通过几个数值算例对8种数值流通量的数值表现作了详尽的比较,内容涉及耗时、精度、分辨率以及模拟复杂波形相互作用的... 详细信息

基于Lax-Wendroff时间离散的控制体积间断Petrov-Galerkin方法是求解双曲守恒律的一种高精度和高分辨率数值方法.本文通过几个数值算例对8种数值流通量的数值表现作了详尽的比较,内容涉及耗时、精度、分辨率以及模拟复杂波形相互作用的能力.

关键词：可压缩Euler方程组控制体积间断Petrov-Galerkin方法数值流通量

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密实炸药事故反应行为模型描述物理认知基础

密实炸药事故反应行为模型描述物理认知基础

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2018第十二届全国爆炸力学学术会议

作者：胡海波李涛傅华尚海林郭应文文尚刚邱天喻虹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621900 中国工程物理研究院化工材料研究所安全弹药中心四川绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100089

本文基于对HMX基压装PBX为代表的密实炸药、固体推进剂在典型约束状态下非冲击点火反应行为的精密物理实验诊断和分析，对作为传统点火-增长理论模型隐含前提的密实炸药基体中反应点火和反应阵面传播概念假定前提提出明确质疑，对DDT管... 详细信息

本文基于对HMX基压装PBX为代表的密实炸药、固体推进剂在典型约束状态下非冲击点火反应行为的精密物理实验诊断和分析，对作为传统点火-增长理论模型隐含前提的密实炸药基体中反应点火和反应阵面传播概念假定前提提出明确质疑，对DDT管实验事故反应演化Macek理论解释中的一维假定前提沿用于密实炸药的物理机制适宜性提出质疑，指出被国内外大多数安全性问题研究者长期忽略的系列作为对炸药安全性行为机制物理认知基础和物理建模依托的最基本事实：(1)炸药在数百兆帕低幅值冲击加载、数吉帕非冲击加载条件下，因炸药基体材料压缩塑性功引发的温升水平极为有限，无论是冲击加载，还是数吉帕幅值准等熵加载，通常不超出数十摄氏度，尤其是缺乏极高应变率条件下才能激活的微缺陷类型分布式热点，炸药基体中原则上不会有显著化学反应;(2)在撞击、火烧包括慢烤条件下，因炸药表面局域化能量沉积或内部温度涨落引发的最早局部事故反应点火，在剧烈反应放热、升温外，必然伴随大量气态产物气体的生成，占据与其所受压力相应的空间位置，但其无法以弥散方式穿透低孔隙率，均匀分布于炸药基体中;若点火位置在炸药表面，其会因压差，在炸药与壳体缝隙中而形成高速产物流动，主导燃烧阵面沿炸药表面的传播;若率先点火位置发生在炸药基体内部，气态产物会引发基体断裂，并驱动炸药基体中裂纹体系的快速传播、破碎;在上述过程中，事故反应都发生在实际上处于与数百、上千度高温状态产物接触的炸药表面，此时炸药的燃耗以层流燃烧模式进行，向炸药基体内推进的燃耗速率取决于燃烧产物压力，燃烧阵面沿炸药表面的传播则取决于装药间隙、基体缝隙中气体动力学行为主导的高压、高温产物流动;(3)在视为炸药事故反应烈度增长、反应模式转化定标实验的一维DDT实验中，对燃烧产物可穿透、且不存在炸药与管壁间缝隙的粉体床装药，壁面上电离探针测得的导通信号大致对应多孔粉体床中燃烧阵面位置;但对于密实炸药，因反应产物气体无法透过炸药基体传播，点火端先期反应高温、高压产物气体会以对流形式在炸药与柱壳壁面间缝隙中传播，并经一定热传导感应时间，诱发下游位置炸药表面燃烧;此时，壁面上开孔电离探针记录到的导通信号反映的是间隙中以数百米每秒、数千米每秒乃至超过爆速幅值的产物对流及表面燃烧行为，并不对应炸药基体中反应波阵面传播速度，以这种存在物理解读错误的表观阵面速度标定的计算模型或转爆轰距离，缺乏基本的物理置信度。

关键词：炸药安全性压装PBX 非冲击点火反应对流燃烧反应烈度物理模型

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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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数学力学物理学高新技术交叉研究进展 ——中国交叉科学学会第十七届学术年会

作者：陈锋许爱国张广财山东交通学院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

流体系统界面失稳及其引发的湍流混合现象是一种非常复杂的多尺度、非线性物理过程,广泛存在于惯性约束聚变、天体物理、材料物理等领域,是自然科学和工程技术领域共同关心的问题。随着研究的深入,系统界面附近的局域物理结构与非平衡... 详细信息

流体系统界面失稳及其引发的湍流混合现象是一种非常复杂的多尺度、非线性物理过程,广泛存在于惯性约束聚变、天体物理、材料物理等领域,是自然科学和工程技术领域共同关心的问题。随着研究的深入,系统界面附近的局域物理结构与非平衡行为研究正在引起人们越来越多的关注。在这些局域物理结构和非平衡行为研究方面,传统流体力学(例如Navier-Stokes方程)表现

关键词： DBM 不均匀度

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复杂介质的非平衡动理学:建模、模拟与分析

复杂介质的非平衡动理学:建模、模拟与分析

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第十五届全国物理力学学术会议

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

复杂介质形式各异，广泛存在于自然界与工业生产领域，与我们的工作、生活息息相关。大尺度缓变动力学特征均可使用连续介质模型进行较好的描述。但在如下一些情形，例如冲击波或爆轰波内部、微纳尺度流动、ICF中的惯性内爆、液滴的冲... 详细信息

复杂介质形式各异，广泛存在于自然界与工业生产领域，与我们的工作、生活息息相关。大尺度缓变动力学特征均可使用连续介质模型进行较好的描述。但在如下一些情形，例如冲击波或爆轰波内部、微纳尺度流动、ICF中的惯性内爆、液滴的冲击与破碎、燃烧过程中的相变-混合与湍流、强激光照射下的水滴蒸发、真空射流、高压喷涂等相关的一些微细观结构效应和快变动理学模式描述方面，传统连续介质建模在物理描述能力方面表现出不足。物理建模与算法设计是数值实验研究中缺一不可的两个环节。物理建模层面的误差是无法通过算法精度提高来弥补的。本报告从物理学角度思考各种不同尺度、不同粗粒化程度物理建模之间的区别与互补。介绍近年来针对非平衡复杂流动发展起来的离散Boltzmann方法及其研究进展。

关键词：非平衡流动离散玻尔兹曼动理学建模

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