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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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复杂流动过程的DBM建模与模拟研究进展

复杂流动过程的DBM建模与模拟研究进展

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中国核学会2019年学术年会

作者：许爱国张玉东甘延标陈锋林传栋赖惠林北京应用物理与计算数学研究所北京100088 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北京100088 北华航天工业学院河北廊坊065000 山东交通学院航空学院山东济南250357 中山大学中法核工程与技术学院广东珠海519082 福建师范大学数学与信息学院福建省分析数学及应用重点实验室福建福州350117

本文基于离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM),简要概述近年来复杂流动过程的跨尺度物理建模与模拟的基本思路与研究进展.从数学建模角度来看,DBM模型与传统流体模型的典型差异就是使用离散Boltzmann方程取代原来的Navier... 详细信息

本文基于离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM),简要概述近年来复杂流动过程的跨尺度物理建模与模拟的基本思路与研究进展.从数学建模角度来看,DBM模型与传统流体模型的典型差异就是使用离散Boltzmann方程取代原来的Navier-Stokes(NS)方程组;但从物理建模角度来看,这一取代是有"增益"的：一个DBM模型相当于一个连续流体模型外加一个其他相关非平衡效应的粗粒化模型;该连续流体模型可以是,也可以超越***在物理描述能力方面超越基于连续介质建模的NS方程组,在适用的时空尺度方面超越微观分子动力学方法.

关键词：离散Botlzmann方法 Navier-Stokes模型跨尺度建模非平衡行为

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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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整机级HIRF仿真验证测试方案及测试自动化

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太赫兹科学与电子信息学报 2018年第6期16卷 1033-1038页

作者：钟龙权赵刚马弘舸鲍献丰李瀚宇吴双刘璐瑶吴欢成中国工程物理研究院、复杂电磁环境重点实验室四川绵阳621999 中国工程物理研究院、应用电子学研究所四川绵阳621999 中国工程物理研究院、高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

高强度辐射场(HIRF)防护逐渐受到重视,并成为飞机设计和机载设备装机的必要条件。其中,整机HIRF电磁耦合仿真及低电平耦合测试验证是飞机HIRF安全性验证的最重要途径。数值模拟中为节约计算资源,采用了平面波/球面波、归一化输入等理想... 详细信息

高强度辐射场(HIRF)防护逐渐受到重视,并成为飞机设计和机载设备装机的必要条件。其中,整机HIRF电磁耦合仿真及低电平耦合测试验证是飞机HIRF安全性验证的最重要途径。数值模拟中为节约计算资源,采用了平面波/球面波、归一化输入等理想条件。介绍了与仿真条件可比拟的验证测试方案设计过程,包括测试系统组成、测试参数选择及测试条件设置;并阐述了保证测试准确性前提下收发系统的自动化测试策略及实现。实验表明,该测试系统及方案有效满足了整机HIRF仿真的验证测试需求,仪器控制及测试自动化大大提高了验证测试效率。

关键词：校验测试方案设计测试自动化高强辐射场整机级

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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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二维Lagrangian坐标系下可压气动方程组的间断Petrov-Galerkin方法（英文）

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计算物理 2017年第3期34卷 308-309页

作者：赵国忠蔚喜军郭怀民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

构造矩形网格下求解Lagrangian坐标系下气动方程组的单元中心型格式.空间离散采用控制体积间断Petrov-Galerkin方法,时间离散采用二阶TVD Runge-Kutta方法.利用限制器来抑制非物理震荡并保证RKCV算法的稳定性.构造的算法可以保证物理量... 详细信息

构造矩形网格下求解Lagrangian坐标系下气动方程组的单元中心型格式.空间离散采用控制体积间断Petrov-Galerkin方法,时间离散采用二阶TVD Runge-Kutta方法.利用限制器来抑制非物理震荡并保证RKCV算法的稳定性.构造的算法可以保证物理量的局部守恒.与Runge-Kutta间断Galerkin(RKDG)方法相比较,RKCV方法的计算公式少一项积分项使得计算较简单.给出一些数值算例验证了算法的可靠性及效率.

关键词：可压缩气动方程组 RKCV间断有限元方法 Lagrangian坐标系

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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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复杂介质动态响应:非平衡行为动理学研究

复杂介质动态响应:非平衡行为动理学研究

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2018第十二届全国爆炸力学学术会议

作者：许爱国张玉东张广财北京应用物理与计算数学研究所北京100088 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北京100871 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

在自然界与工程领域存在大量形式各异的复杂介质动态响应问题。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... 详细信息

在自然界与工程领域存在大量形式各异的复杂介质动态响应问题。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，介绍我们课题组近年来的研究进展。

关键词：复杂介质非平衡效应离散Boltzmann方法动理学

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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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冲击载荷下TATB晶体滑移和各向异性的分子动力学研究

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物理化学学报 2017年第5期33卷 949-959页

作者：周婷婷宋华杰黄风雷北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

采用ReaxFF反应力场和分子动力学方法,研究了1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)炸药晶体在沿不同方向冲击载荷下的滑移和各向异性。冲击方向分别垂直于(101)、(111)、(011)、(110)、(010)、(100)和(001)晶面,冲击强度为10 GPa。研究结... 详细信息

采用ReaxFF反应力场和分子动力学方法,研究了1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)炸药晶体在沿不同方向冲击载荷下的滑移和各向异性。冲击方向分别垂直于(101)、(111)、(011)、(110)、(010)、(100)和(001)晶面,冲击强度为10 GPa。研究结果表明,各冲击方向下可能被激发的滑移系均在{001}面,而其它滑移系均因很大的剪切阻力不容易被激发,这与TATB晶体沿c轴的层状结构和平面分子结构相符。预测了七个冲击方向下最容易被激发的滑移系,分别为(101)/{001}<100>、(111)/{001}<010>、(011)/{001}<010>、(110)/{001}<010>、(010)/{001}<110>、(100)/{001}<120>和(001)/{001}<010>。TATB晶体的冲击响应具有各向异性,动力学过程中体系的应力、能量、温度和化学反应都依赖于冲击方向。对垂直于(100)和(001)晶面的冲击,体系在滑移过程中遭遇的剪切阻力较高、持续时间较长,使得能量和温度较快升高,化学反应较容易发生;对垂直于(101)和(111)晶面的冲击,体系在滑移过程中遭遇的阻力较小且出现次数少,使得能量和温度缓慢升高,化学反应不易发生;对其余冲击方向,体系的响应居中。据此评价了7个冲击方向的相对敏感程度:(101)、(111)<(011)、(110)、(010)<(100)、(001)。本研究有助于在微观层次深入认识动载荷下TATB的响应机制、结构与性能的关系,为高能低感炸药的设计和研制提供理论参考。

关键词： TATB 冲击滑移各向异性 ReaxFF 分子动力学

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