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带间断扩散系数热传导方程的高精度数值模拟方法研究

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应用数学学报 2011年第2期34卷 229-239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 北京大学应用物理与技术研究中心北京100871

针对热传导方程在间断扩散系数处的数值求解困难,作者已经提出了"孪生逼近"自适应方法.本文以一维问题为例,推广热传导方程解的内蕴连续性到高阶,进而研究构造了更高精度,更经济的"孪生逼近"算法,并用数值结果进行... 详细信息

针对热传导方程在间断扩散系数处的数值求解困难,作者已经提出了"孪生逼近"自适应方法.本文以一维问题为例,推广热传导方程解的内蕴连续性到高阶,进而研究构造了更高精度,更经济的"孪生逼近"算法,并用数值结果进行了检验.

关键词：热传导方程间断扩散系数差分离散

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一种含势阱具有混合交换势形式的含温有界平均原子模型

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原子与分子物理学报 2004年第B04期21卷 43-44页

作者：孟续军北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京8009信箱100088

对传统的平均原子模型作了改进 :①使用了动态自由电子判据 ;②自由电子用分波法和统计加以处理 ;③用一种混合形式的交换势取代了Slater交换势 ;④应用材料的常态常数标定了原子结构中的参数 ,与实验作了比较。

关键词：电子压强平均原子模型交换势

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Fe的结构与物性及其压力效应的第一性原理计算

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物理学报 2007年第3期56卷 1598-1602页

作者：孙博刘绍军段素青祝文军北京师范大学物理系北京100875 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 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国防重点实验室绵阳621900

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,计算了Fe的几种不同晶体结构的总能量曲线,对HCP结构下晶体结构参数c/a随压强的变化关系做计算分析.能量计算精度取为0.01eV/atom.计算得出:1)零温下Fe从bcc到hcp结构的相变压强约为15GPa,与实验... 详细信息

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,计算了Fe的几种不同晶体结构的总能量曲线,对HCP结构下晶体结构参数c/a随压强的变化关系做计算分析.能量计算精度取为0.01eV/atom.计算得出:1)零温下Fe从bcc到hcp结构的相变压强约为15GPa,与实验结果相一致;2)压强的升高会导致Fe的磁矩减小,最终破坏Fe的磁性;3)压强升高引起hcp晶体结构参数c/a缓慢增大,而在地核压强(135—360GPa)范围内,c/a取常量约1.59能够满足计算精度的要求.

关键词：第一性原理计算压力效应 Fe 结构物性

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高电荷态类硼离子^(2)P_(3/2)—^(2)P_(1/2)跃迁的实验和理论研究进展

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物理学报 2024年第20期73卷 22-35页

作者：刘鑫汶伟强李冀光魏宝仁肖君复旦大学现代物理研究所核物理与离子束应用教育部重点实验室上海200433 中国科学院近代物理研究所兰州730000 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

高电荷态离子(highly charged ion,HCI)的精细结构及辐射跃迁性质的精确测量不仅可以检验基本物理模型,包括:强场量子电动力学(quantum electrodynamics,QED)效应、电子关联效应、相对论效应、原子核效应等,而且能够为天体物理和聚变等... 详细信息

高电荷态离子(highly charged ion,HCI)的精细结构及辐射跃迁性质的精确测量不仅可以检验基本物理模型,包括:强场量子电动力学(quantum electrodynamics,QED)效应、电子关联效应、相对论效应、原子核效应等,而且能够为天体物理和聚变等离子体物理提供关键原子物理参数.相对于研究较多的类氢和类锂离子体系,类硼离子的精细结构禁戒跃迁的相对论效应和QED效应的贡献很大,高精度实验测量与理论计算为进一步检验多电子体系的基本物理模型提供了重要途径.此外,类硼离子也被认为是最佳的高电荷态离子光钟候选体系.本文主要介绍了类硼离子基态^(2)P_(3/2)—^(2)P_(1/2)跃迁的实验和理论研究最新进展,概述了其精细结构和超精细结构的研究现状,并讨论了使用电子束离子阱结合高分辨光谱学实验技术开展类硼离子超精细分裂实验测量的方案,为未来开展类硼离子超精细分裂实验研究并在更高精度上检验QED效应,提取原子核磁化分布半径,检验相关的核结构模型等研究提供了参考.

关键词：高电荷态离子超精细结构量子电动力学高电荷态离子光钟

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类氢U^91＋离子的辐射复合及其辐射退激发过程的理论研究

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物理学报 2009年第4期58卷 2358-2363页

作者：王永军万建杰丁晓彬董晨钟马新文王建国吴勇西北师范大学物理与电子工程学院兰州730070 中国科学院近代物理研究所兰州730000 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

基于多组态Dirac-Fock理论方法,利用GRASP92和RATIP以及在此基础上最新发展的RERR06程序,对类氢U91+(1s)离子的辐射复合截面以及辐射退激发过程进行了详细的理论研究.系统地计算了具有确定能量的连续电子被处于基态的类氢U91+(1s)离子... 详细信息

基于多组态Dirac-Fock理论方法,利用GRASP92和RATIP以及在此基础上最新发展的RERR06程序,对类氢U91+(1s)离子的辐射复合截面以及辐射退激发过程进行了详细的理论研究.系统地计算了具有确定能量的连续电子被处于基态的类氢U91+(1s)离子俘获到nl(1≤n≤8,0≤l≤6)轨道形成类氦U90+(1snl)离子的辐射复合截面,并研究了这些辐射复合末态退激发谱的相对强度.研究发现,类氢U91+(1s)离子辐射复合到不同轨道的截面随其主量子数的增大而显著减小;同时,辐射复合末态的退激发对Kα谱线的相对强度有重要影响.

关键词：辐射复合多组态Dirac-Fock理论方法辐射退激发

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铈低压冲击相变数值模拟研究

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物理学报 2012年第20期61卷 351-357页

作者：潘昊胡晓棉吴子辉戴诚达吴强北京应用物理与计算数学研究所北京100088 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 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实验室绵阳621900

对金属铈低压冲击γ→α相变进行了数值模拟研究.冲击加载实验的速度剖面结果表明,铈的低压相变过程中两相之间的转换较为光滑,无明显间断,其相变过程存在动态因素.通过分析金属铈低压冲击加载和卸载下的典型物理过程,对材料本构关系、H... 详细信息

对金属铈低压冲击γ→α相变进行了数值模拟研究.冲击加载实验的速度剖面结果表明,铈的低压相变过程中两相之间的转换较为光滑,无明显间断,其相变过程存在动态因素.通过分析金属铈低压冲击加载和卸载下的典型物理过程,对材料本构关系、Hugoniot关系和相变与逆相变过程进行了理论研究.获取了铈低压相变前后的本构关系及状态方程,并建立了非平衡相变理论模型.数值计算结果与平面冲击实验符合较好,表明该相变动态模型能够较好地描述铈的低压冲击加载和卸载过程.

关键词：相变冲击波本构关系铈

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金属间化合物NiAl晶格模型的蒙特卡罗模拟

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物理化学学报 2009年第12期25卷 2531-2536页

作者：郑晖申亮白彬北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院表面物理与化学国家重点实验室四川绵阳621907

采用巨正则系综蒙特卡罗(GCMC)方法对NiAl合金晶格模型在1273K温度下的点缺陷浓度和Al原子相对化学活度等进行计算,并与实验数据及缺陷关联模型(DCM)的理论计算结果进行比较.结果发现,当Ni原子比大于0.475时,晶格模型能很好地描述NiAl... 详细信息

采用巨正则系综蒙特卡罗(GCMC)方法对NiAl合金晶格模型在1273K温度下的点缺陷浓度和Al原子相对化学活度等进行计算,并与实验数据及缺陷关联模型(DCM)的理论计算结果进行比较.结果发现,当Ni原子比大于0.475时,晶格模型能很好地描述NiAl合金的行为;当Ni原子比小于0.475时,空位浓度高于0.05,晶格模型相互作用参数须作适当修正.研究指出GCMC能很好地模拟晶格模型的热力学性质,DCM在描述富Ni区域Al空位的热激发行为和富Al区域Ni空位分布的关联性方面有局限性.

关键词：金属间化合物 NiAl合金晶格模型点缺陷蒙特卡罗模拟

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激光驱动强流电子束产生和控制

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强激光与粒子束 2015年第3期27卷 1-15页

作者：蔡洪波周沧涛贾青吴思忠何民卿曹莉华陈默张华刘杰朱少平贺贤土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中心高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871

在惯性约束聚变(ICF)电子束快点火物理方案中,需要超强拍瓦激光脉冲驱动MeV能量的强流电子束,并沉积数十kJ能量到压缩氘氚芯区。强流电子束的束流品质是影响点火成功的关键因素之一,为深入了解强流电子束产生物理过程,研制成了三维高性... 详细信息

在惯性约束聚变(ICF)电子束快点火物理方案中,需要超强拍瓦激光脉冲驱动MeV能量的强流电子束,并沉积数十kJ能量到压缩氘氚芯区。强流电子束的束流品质是影响点火成功的关键因素之一,为深入了解强流电子束产生物理过程,研制成了三维高性能、适应上万CPU核规模的并行粒子模拟程序,并开展了大规模数值模拟研究,探索了强流电子束的产生机制和输运规律。回顾了近几年来快点火研究团队围绕强流电子束产生和控制开展的研究,介绍了导致束流品质差的两大物理原因:预等离子体效应和束流不稳定性磁场的随机散射。针对这两个物理原因,提出了四种提高强流电子束品质的方法:(1)双层金锥靶减弱预等离子体的负面效应;(2)输运丝产生环向磁场准直强流电子束;(3)外加磁场导引强流电子束提高耦合效率;(4)抑制束流不稳定性以降低随机磁场对电子束流的散射。

关键词：惯性约束聚变快点火高品质强流电子束预等离子体束流不稳定性

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用有限元方法求解双曲守恒律(英文)

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计算物理 1999年第5期16卷 457-466页

作者：蔚喜军符鸿源常谦顺北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室100088 中科院应用数学研究所北京100080

应用分片线性插值有限元给出了求解双曲守恒律的计算方法。有别于不连续有限元方法求解双曲守恒律在相邻单元边界上求Ｒｉｅｍａｎｎ解，利用双曲守恒律的Ｈａｍｉｌｔｏｎ Ｊａｃｏｂｉ方程形式，直接... 详细信息

应用分片线性插值有限元给出了求解双曲守恒律的计算方法。有别于不连续有限元方法求解双曲守恒律在相邻单元边界上求Ｒｉｅｍａｎｎ解，利用双曲守恒律的Ｈａｍｉｌｔｏｎ Ｊａｃｏｂｉ方程形式，直接应用有限元求解。在ＣＦＬ下，证明了计算格式满足极大值原理，并且是ＴＶＤ格式。数值例子在文后给出。此外，方法推广到流体力学方程组和高维问题，将在另文中予以讨论。

关键词：有限元双曲守恒律 H-J形式分片线性插值

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一种改进的多介质ALE动量重映算法

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北京理工大学学报 2020年第4期40卷 452-460页

作者：王成栗皓李涛贾祖朋北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

传统多介质任意拉格朗日欧拉(arbitrary Lagrange-Euler,ALE)方法在解决强间断、大变形等问题时,采用现有的重分重映算法进行计算会出现耗散现象.在计算过程中,为保证计算结果的可靠性并提高算法的鲁棒性,往往需要多次的重分重映计算,... 详细信息

传统多介质任意拉格朗日欧拉(arbitrary Lagrange-Euler,ALE)方法在解决强间断、大变形等问题时,采用现有的重分重映算法进行计算会出现耗散现象.在计算过程中,为保证计算结果的可靠性并提高算法的鲁棒性,往往需要多次的重分重映计算,导致耗散现象更加严重,甚至出现非物理的计算结果.通过对传统重映算法进行测试和分析研究,发现了重映过程中数值耗散的产生机理,并对传统重映算法进行了改进,使得其在满足质量守恒、动量守恒和能量守恒的基础上,更好地还原重分重映前的物理场空间分布,从而提高了重映算法的计算精度和计算结果的可靠性,有效解决流体力学中强间断、高密度比、高压力比和强冲击等问题.

关键词：动量重映 ALE算法多介质计算强间断

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