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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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化学反应速率对爆轰特性的影响研究—基于离散Boltzmann模型

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凝聚态物理学进展 2015年第3期4卷 85-92页

作者：张玉东许爱国张广财祝成民北京航空航天大学宇航学院北京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) 北京爆炸科学与技术国家重点实验室(北京理工大学) 北京

基于我们课题组以前提出的高速可压LBGK模型[Gan, Xu, Zhang, Yang, EPL 103 (2013) 24003],发展了一个适用于模拟爆轰问题的离散Boltzmann模型。化学反应率模型采用只保留增长项的Lee模型。基于新构建的模型,模拟了不同反应速率的爆轰... 详细信息

基于我们课题组以前提出的高速可压LBGK模型[Gan, Xu, Zhang, Yang, EPL 103 (2013) 24003],发展了一个适用于模拟爆轰问题的离散Boltzmann模型。化学反应率模型采用只保留增长项的Lee模型。基于新构建的模型,模拟了不同反应速率的爆轰情形,找到了一个临界反应速率。当反应速率等于临界反应速率时,模拟的结果与CJ理论值符合较好。当反应速率低于临界反应速率时,爆轰波的波结构中会出现von-Neumann峰,之后从峰值点过渡到稳态,稳态为CJ爆轰状态。当反应速率高于临界反应速率时,爆轰波会以高于CJ爆轰波速的速度向前传播,稳态为弱爆轰状态。

关键词：离散玻尔兹曼模型爆轰反应率模型

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爆轰问题的一个高效二维离散玻尔兹曼模型

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凝聚态物理学进展 2015年第3期4卷 102-111页

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) 北京爆炸科学与技术国家重点实验室(北京理工大学) 北京

本文构建了多松弛时间离散玻尔兹曼模型,并使用该模型模拟爆轰现象。相对于我们之前的一个模型[Xu A., Lin C., Zhang G., Li Y., Phys. Rev. E 91 (2015) 043306],本模型在模拟有化学反应或无化学反应流体系统时的计算效率更高。这是... 详细信息

本文构建了多松弛时间离散玻尔兹曼模型,并使用该模型模拟爆轰现象。相对于我们之前的一个模型[Xu A., Lin C., Zhang G., Li Y., Phys. Rev. E 91 (2015) 043306],本模型在模拟有化学反应或无化学反应流体系统时的计算效率更高。这是因为前者使用了24个离散速度,而本模型只使用16个。在模拟部分高马赫物理系统时,本模型表现出更高的数值稳定性。使用该模型,本文分四种情况模拟了爆轰波激发的Richtmyer-Meshkov不稳定性问题。当爆轰波由反应物传向另一种较轻的不反应的物质时,由于突然失去能量补充,温度急剧下降,在物质界附近将会出现一层高密区域。

关键词：离散玻尔兹曼模型爆轰波 Richtmyer-Meshkov不稳定性非平衡效应

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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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人工规范场中冷原子气体的薛定谔方程的格点规范差分算法

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山西大学学报(自然科学版) 2014年第1期37卷 77-81页

作者：叶冲张华中国工程物理研究院研究生部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

对于空间不均匀的人工规范场,由于位置和动量耦合在一起,冷原子物理中常用的时间分裂谱方法将不再适用。为了计算空间不均匀的人工规范场中的冷原子动力学行为,这里给出人工规范场中冷原子气体的薛定谔方程的差分算法,在我们的算法中人... 详细信息

对于空间不均匀的人工规范场,由于位置和动量耦合在一起,冷原子物理中常用的时间分裂谱方法将不再适用。为了计算空间不均匀的人工规范场中的冷原子动力学行为,这里给出人工规范场中冷原子气体的薛定谔方程的差分算法,在我们的算法中人工规范场使得动能项的差分出现和人工规范场的联结函数,在文中分别就阿贝场和非阿贝场用待定系数法和格点规范理论给出了处在人工规范场中的冷原子气体的薛定谔方程的格点规范差分格式。我们先以最简单的U(1)的虚拟阿贝规范场为例,用两种方法分别给出相同的差分形式。对于更为复杂的SU(N),我们以SU(2)为例用两种方法给出了差分形式。然后用所得到的差分格式计算了冷原子物理中一个很典型的现象自旋霍尔效应。

关键词：冷原子人工规范场差分算法

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