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第十三届全国流体力学学术会议

作者：齐涵张又升何志伟许爱国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应用物理与技术中心

由界面不稳定性诱导的混合存在于惯性约束聚变等工程问题中,其中Rayleigh-Taylor（RT）不稳定性是影响聚变工程实践中混合演化的关键机制。目前工程数值模拟的主流方法—Reynolds averaged Navier-Stokes（RANS）方法无法准确捕捉RT混... 详细信息

由界面不稳定性诱导的混合存在于惯性约束聚变等工程问题中,其中Rayleigh-Taylor（RT）不稳定性是影响聚变工程实践中混合演化的关键机制。目前工程数值模拟的主流方法—Reynolds averaged Navier-Stokes（RANS）方法无法准确捕捉RT混合中混合转捩阶段的时空变化特征,影响了对工程最终聚变性能的评估。学术界对混合转捩的研究较少且局限于全局混合转捩判据,无法落地工程。但是,在航空领域,基于间歇因子—Y的RANS模型,能够很好地预测转捩的局域特征,而在RT混合中并没有Y的相关研究。为此,本文开展了RT混合的大规模数值模拟,并以Y为研究对象,开展了两方面工作。（1）对比了不同时刻拟涡能与湍动能的概率密度函数（PDF）分布,发现相比于湍动能,拟涡能的PDF随时间的变化更加符合前人的混合转捩准则（时间尺度转捩准则,基于外尺度雷诺数的最小湍流态）,因此本文选择使用拟涡能来提取Y。（2）基于流场数据提取了Y,并分析了Y的时空演化规律,以及Y与混合统计量的关系;具体如下:（a）基于不同时刻拟涡能的PDF,并结合结构函数划分阈值,从而识别不同时刻流场的湍流/非湍流区域,提取了不同时刻流场中的Y;（b）发现不同时刻Y空间分布的最大值Y的时间演化大致符合前人的全局转捩判据;（c）分析了Y的空间分布,发现不同时刻Y空间分布与不同层次的混合统计量存在同一定量关系。与前人的基于全局量的混合转捩判据不同,本文获取了表征局域转捩特征的Y,并成功使用Y刻画RT混合转捩过程,这为发展能够预测混合转捩的RANS模型奠定了基础。

关键词： Rayleigh-Taylor不稳定性混合转捩间歇因子

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基于平均密度剖面与质量守恒原理的改进浮阻力模型

基于平均密度剖面与质量守恒原理的改进浮阻力模型

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：李玘祥张又升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应用物理与技术研究中心

Rayleigh-Taylor(RT)与Richtmyer-Meshkov(RM)湍流混合广泛存在于各类自然现象和工程问题中,准确预测其混合宽度演化具有重要的科学意义与工程价值。研究者将轻(重)流体侵入重(轻)流体的部分称为尖钉(气泡)混合区。基于势流理论发展而... 详细信息

Rayleigh-Taylor(RT)与Richtmyer-Meshkov(RM)湍流混合广泛存在于各类自然现象和工程问题中,准确预测其混合宽度演化具有重要的科学意义与工程价值。研究者将轻(重)流体侵入重(轻)流体的部分称为尖钉(气泡)混合区。基于势流理论发展而来的浮阻力模型被广泛用于该混合宽度的预测,但是先前模型仍具有较强的经验性与局限性。本文基于物理演化规律及约束改进了浮阻力模型,显著提升了其泛用性。首先,本文认为尖钉与气泡混合区的演化存在相互作用。为此,我们放弃先前模型中分别求解尖钉与气泡混合区演化的方法,转而单独建立包含惯性力、阻力、浮力项的气泡混合宽度演化方程。通过求解该方程得到气泡混合区宽度演化,然后利用质量守恒定理将尖钉区与气泡区演化关联。其次,在惯性力项的建模中需要知悉气泡混合区平均密度。为此,本文通过物理约束改进了先前的混合剖面理论,获得了任意密度比下的密度剖面与混合区平均密度。再次,以模型能够预测RM混合为约束,反解气泡区浮阻力方程确定阻力项的形式与阻力系数值。最后,考虑到气泡区演化的卷吸效应,本文在浮力项中引入待定浮力系数。利用RT混合在密度比趋于1时的渐近演化作为约束,反解出浮力系数的表达式。综合应用表明:当前模型在同一套模型系数下,不但可以准确预测任意密度比下常加速度与冲击加速度驱动的混合宽度演化,而且对一些复杂变加速度驱动的混合宽度演化问题仍有良好的预测能力。

关键词： Rayleigh-Taylor混合 Richtmyer-Meshkov混合质量守恒浮阻力模型

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Chebyshev谱配置方法求解反应扩散方程组

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数值计算与计算机应用 2017年第4期38卷 271-281页

作者：张荣培李明军蔚喜军沈阳师范大学数学与系统科学学院沈阳110034 湘潭大学数学与计算科学学院湘潭411105 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

本文讨论了一种求解二维反应扩散方程组的高精度谱配置方法.考虑边界条件为齐次Neumann边界,在空间上采用Chebyshev谱配置方法离散,得到非线性常微分方程组(ODEs).在时间方向上,采用紧致隐式积分因子方法求解.该方法结合了谱方法和紧致... 详细信息

本文讨论了一种求解二维反应扩散方程组的高精度谱配置方法.考虑边界条件为齐次Neumann边界,在空间上采用Chebyshev谱配置方法离散,得到非线性常微分方程组(ODEs).在时间方向上,采用紧致隐式积分因子方法求解.该方法结合了谱方法和紧致隐式积分因子方法的特点,具有精度高,稳定性好,存储量小以及计算时间快等优点.最后给出数值算例验证了该方法的有效性.

关键词： Chebyshev谱配置非线性反应扩散方程组紧致隐积分因子

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界面失稳诱导湍流混合的局部转捩准则及建模研究

界面失稳诱导湍流混合的局部转捩准则及建模研究

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：肖梦娟张又升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应用物理与技术研究中心

界面不稳定性诱导的湍流混合过程是武器物理、惯性约束聚变等聚变工程问题的典型过程之一,过程中混合转捩阶段及混合形态特征的演化是关系点火成败的关键因素。但涉及的相关机制、依赖关系、判断准则及工程建模研究极其匮乏,是制约当前... 详细信息

界面不稳定性诱导的湍流混合过程是武器物理、惯性约束聚变等聚变工程问题的典型过程之一,过程中混合转捩阶段及混合形态特征的演化是关系点火成败的关键因素。但涉及的相关机制、依赖关系、判断准则及工程建模研究极其匮乏,是制约当前聚变工程问题应用的关键瓶颈。本报告将介绍团队近期在局部转捩准则及建模方面的研究进展,具体包括:基于高精度大涡模拟,系统分析混合转捩形态特征与转捩演化的规律关系;理论推导并构建基于混合形态特征的局部时空转捩准则;基于该转捩准则及团队先前已成熟发展的充分发展湍流混合模型,构建能描述界面失稳、混合转捩至充分发展湍流全过程的转捩模型,为聚变工程问题的应用研究提供有力支撑。

关键词：湍流混合转捩局部转捩准则转捩模型混合形态特征

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质子与铷原子碰撞的辐射衰变截面及其共振结构研究

质子与铷原子碰撞的辐射衰变截面及其共振结构研究

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第三届全国计算原子与分子物理学术会议

作者：屈一至周宇刘春华王建国中国科学院研究生院材料与光电学院北京 100049 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

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快点火与惯性聚变能

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激光与光电子学进展 2002年第9期39卷 4-8页

作者：张家泰胡北来刘松芬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 南开大学物理学院天津300071

惯性约束聚变(ICF)的中期结果在国防与科学方面有重要应用价值,但最终目标是想解决人类的惯性聚变能源(IFE)问题。如果能有新的方式使高密度燃料小囊点火就有可能使这一多年来孜孜以求的梦想变成现实。本文综述聚变能源的材料、原理和... 详细信息

惯性约束聚变(ICF)的中期结果在国防与科学方面有重要应用价值,但最终目标是想解决人类的惯性聚变能源(IFE)问题。如果能有新的方式使高密度燃料小囊点火就有可能使这一多年来孜孜以求的梦想变成现实。本文综述聚变能源的材料、原理和研究现状,快点火的原理和可行性研究,提出获得聚变能的一些设想和展望。

关键词：快点火惯性聚变能惯性约束聚变核能

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质子与铷原子碰撞的非辐射电荷转移过程研究

质子与铷原子碰撞的非辐射电荷转移过程研究

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第三届全国计算原子与分子物理学术会议

作者：阎玲玲屈一至刘春华王建国中国科学院研究生院材料与光电学院北京 100049 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

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复杂流动过程中的多尺度与非平衡行为研究:超越Navier-Stokes的动理学建模与模拟

复杂流动过程中的多尺度与非平衡行为研究:超越Navier-Stokes的动...

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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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Sm原子能级超精细结构的MCDF理论研究

Sm原子能级超精细结构的MCDF理论研究

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第五届全国计算原子与分子物理学术会议

作者：屈一至周福阳李冀光王建国中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室

原子能级的超精细结构（HFS）是由电子和原子核的电磁多极矩相互作用产生的,通过比较理论值和实验测量结合,可以确定原子核电磁多极矩,对于研究同位素效应等也有重要意义。钐（Sm）原子位于镧系元素的中间位置,基态为[Xe]4f6s～7F,未满... 详细信息

原子能级的超精细结构（HFS）是由电子和原子核的电磁多极矩相互作用产生的,通过比较理论值和实验测量结合,可以确定原子核电磁多极矩,对于研究同位素效应等也有重要意义。钐（Sm）原子位于镧系元素的中间位置,基态为[Xe]4f6s～7F,未满的4f壳层导致它的电子结构非常复杂,加上电子关联效应强,使得理论研究十分困难。在上世纪80年代***等人[1]在单组态近似下计算了镧系元素4f 6s组态系列的超精细结构系数,其结果与实验值符合较好。而之后***等人[2]的多组态计算结果反而与实验值相差较大。本工作

关键词：精细结构原子能级多组态理论研究

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Sm原子能级、光激发过程的MCDF理论研究

Sm原子能级、光激发过程的MCDF理论研究

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第五届全国计算原子与分子物理学术会议

作者：周福阳屈一至李冀光王建国中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室

镧系元素具有非常复杂的电子结构,它的光谱在工业技术、天文学等领域上都有十分重要的应用。钐（Sm）原子位于镧系元素的中间位置,基组态为[Xe]4f6s,未满的4f壳层导致它的电子结构非常复杂,电子关联效应强,使得理论研究十分困难。目前... 详细信息

镧系元素具有非常复杂的电子结构,它的光谱在工业技术、天文学等领域上都有十分重要的应用。钐（Sm）原子位于镧系元素的中间位置,基组态为[Xe]4f6s,未满的4f壳层导致它的电子结构非常复杂,电子关联效应强,使得理论研究十分困难。目前对Sm原子能级、光激发过程的理论研究已有***[1]、***[2]等人的工作,但是结果与实验值有一定的差距。本文工作采用多组Dirac-Fock（MCDF）[3]方法,计算Sm原子基态和低激发态的能级和光跃迁过程。

关键词：原子能级光激发激发态电子关联效应理论研究

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