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第十九届全国原子与分子物理学术会议

作者：杨洋李冀光李文显肖君沈扬路迪姚科王新成魏宝仁 R.Hutton 邹亚明上海市邯郸路220号复旦大学现代物理研究所 200433 上海市邯郸路220号应用离子束教育部重点实验室 200433 北京市海淀区花园路六号北京应用物理与计算数学研究所 100088

对日冕磁场的探测是太阳物理的一个焦点问题,对日冕磁场的含时探测仍然是一个挑战。限于原理和设备的限制,尚未有卫星实施针对日冕磁场的具有较大自由度的空基探测。在对磁场诱导跃迁(MIT)的研究中[1],本研究组在类氯等电子系中发现Fe9... 详细信息

对日冕磁场的探测是太阳物理的一个焦点问题,对日冕磁场的含时探测仍然是一个挑战。限于原理和设备的限制,尚未有卫星实施针对日冕磁场的具有较大自由度的空基探测。在对磁场诱导跃迁(MIT)的研究中[1],本研究组在类氯等电子系中发现Fe9+离子具有一组能量间隔极小的精细能级3s23p43d4D7/2和3s23p43d4D5/2,其混合后可以产生4D7/2到3s23p52P3/2的MIT(图中为B跃迁)。

关键词：磁场诱导跃迁日冕磁场探测超精细能级探测

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炸药事故反应烈度转化的主控机制

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含能材料 2016年第7期24卷 622-624页

作者：胡海波郭应文傅华李涛尚海林李金河文尚刚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621999 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621999 北京应用物理与计算数学研究所北京100086

炸药安全性研究，一方面，是基于炸药生产过程和弹药勤务操作安全需求，关注各类意外刺激条件下引发持续反应点火的下限门槛条件；另一方面，是针对事故最大风险预测及对事故反应烈度增长敏感因素认知、源头控制需求，关注炸药中因摩擦... 详细信息

炸药安全性研究，一方面，是基于炸药生产过程和弹药勤务操作安全需求，关注各类意外刺激条件下引发持续反应点火的下限门槛条件；另一方面，是针对事故最大风险预测及对事故反应烈度增长敏感因素认知、源头控制需求，关注炸药中因摩擦、局域变形温升或火烧引发的低烈度燃烧等级反应点火起始后，受哪些因素主导，经由何种机制和过程，可能转化为高烈度等级反应（High Explosive Violent Reaction，HEVR）乃至爆轰。对事故点火及烈度演化过程物理机制的解读，应重点将事故演化过程中如下因素和环节纳入关注范围：

关键词：炸药安全性等级反应物理机制高烈度事故转化主控炸药生产过程

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扩散方程的有限方向差分方法（英文）

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计算物理 2015年第6期32卷 649-661页

作者：吕桂霞孙顺凯北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

研究二维散乱点集上数值求解非线性扩散方程的有限方向差分方法。利用五个邻点信息构造具有最小模板的离散格式,并且离散系数具有显式表达式。另外,利用五点公式获得了间断问题物质界面的离散格式,该格式对界面流的计算具有近似二阶精... 详细信息

研究二维散乱点集上数值求解非线性扩散方程的有限方向差分方法。利用五个邻点信息构造具有最小模板的离散格式,并且离散系数具有显式表达式。另外,利用五点公式获得了间断问题物质界面的离散格式,该格式对界面流的计算具有近似二阶精度。不同计算区域及不同类型的离散点集上的计算结果验证了方法的有效性。

关键词：无网格有限方向差分方法非线性扩散方程多介质界面最小模板

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镱原子极化率与魔幻波长的理论研究

镱原子极化率与魔幻波长的理论研究

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第十九届全国原子与分子物理学术会议

作者：唐志明于艳梅李冀光董晨钟西北师范大学物理与电子工程学院甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室兰州730070 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室北京100190 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室北京100190 北京应用物理与计算数学研究所高能量密度物性数据中心北京100088 西北师范大学物理与电子工程学院甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室兰州730070

利用基于组态相互作用(CI)与多体微扰理论(MBPT)方法的CI-MBPT原子结构计算程序包，详细计算了镱原子的能级结构和电偶极约化矩阵元，并得到了基态6s2 1S0和低激发态6s6p 3P0、6s6p 3P1的电偶极极化率及与外加电磁场频率相关的动力学极... 详细信息

利用基于组态相互作用(CI)与多体微扰理论(MBPT)方法的CI-MBPT原子结构计算程序包，详细计算了镱原子的能级结构和电偶极约化矩阵元，并得到了基态6s2 1S0和低激发态6s6p 3P0、6s6p 3P1的电偶极极化率及与外加电磁场频率相关的动力学极化率曲线图。

关键词：极化率魔幻波长组态相互作用多体微扰镱原子

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松弛方法在计算凝聚炸药爆轰问题中的应用

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爆炸与冲击 2015年第6期35卷 785-791页

作者：陈秋阳于明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国家重点实验室北京100094

利用松弛近似,将非线性的凝聚炸药爆轰控制方程转化为线性的松弛方程组,并采用五阶WENO格式和五阶线性多步显隐格式对线性松弛方程组进行空间方向和时间方向的离散,由此建立具有高精度和高分辨率性质的计算凝聚炸药爆轰的松弛方法。建... 详细信息

利用松弛近似,将非线性的凝聚炸药爆轰控制方程转化为线性的松弛方程组,并采用五阶WENO格式和五阶线性多步显隐格式对线性松弛方程组进行空间方向和时间方向的离散,由此建立具有高精度和高分辨率性质的计算凝聚炸药爆轰的松弛方法。建立的松弛方法可以避免求解Riemann问题及计算非线性通量的Jacobi矩阵,同时无需分裂处理反应源项。通过对凝聚炸药的平面一维定常爆轰波结构及球面一维聚心、散心爆轰起爆和传播过程的数值模拟,验证了所建立的松弛方法能够很好地计算凝聚炸药爆轰问题。

关键词：爆炸力学松弛方法高分辨格式凝聚炸药爆轰波

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复杂流动过程的DBM建模、模拟与分析研究进展

复杂流动过程的DBM建模、模拟与分析研究进展

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第十六届中国交叉科学会议

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

自然界、国防与工业领域诸多问题的研究依托于复杂流体系统的建模与模拟。这类系统的物理建模、算法设计与特征分析均存在较强的挑战性。复杂的受力与弛豫导致丰富、复杂的流动与热动非平衡行为与效应。在爆燃、爆轰等复杂过程中,化学... 详细信息

自然界、国防与工业领域诸多问题的研究依托于复杂流体系统的建模与模拟。这类系统的物理建模、算法设计与特征分析均存在较强的挑战性。复杂的受力与弛豫导致丰富、复杂的流动与热动非平衡行为与效应。在爆燃、爆轰等复杂过程中,化学反应引起的放热、压缩甚至冲击等过程的介入进一步加剧了系统行为的复杂程度。随着对非平衡相变、冲击、爆燃、爆轰等复杂物理过程认知需求的提高和对系统主要特征、粗线条行为的逐渐了解和掌握,系统内的各种微介观结构与非平衡效应当前正在成为人们日益关注的热点。在Boltzmann 方程基础上经过两次重要的粗粒化物理建模得到的离散Boltzmann 方法(DiscreteBoltzmann Method,DBM)正在成为爆轰等非平衡复杂流动过程的一种全新的动理学描述、建模、模拟和分析方法。本报告综述我们课题组近年来在这一领域的主要进展。内容重点体现：(1)从数学建模角度,DBM 模型与传统流体模型的唯一差异就是使用离散Boltzmann 方程取代原来的Navier-Stokes 方程;但从物理建模角度,一个DBM 模型相当于一个传统流体模型外加一个关于热动非平衡效应的粗粒化模型。(2)通过DBM 提供的信息,可以建立“无组织动量流”、“无组织能量流”、化学反应速率与熵增率之间的关系式。(3)DBM 所提供的非平衡特征已经用于特征区域真实分布函数主要特征的恢复、复杂流体系统内各种界面的物理甄别与追踪、相变动理学研究中划分“亚稳相分解”和“相畴增长”两个阶段的物理判据、Rayleigh-Taylor 不稳定性研究中划分可压效应两个阶段的物理判据。(4)在爆轰波附近,黏性和热传导降低局域热动非平衡,但增强整体热动非平衡效应。

关键词：复杂流体非平衡动理学建模复杂物理场分析

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非平衡化学反应流系统的动理学建模与模拟

非平衡化学反应流系统的动理学建模与模拟

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第九届全国流体力学学术会议

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应用物理与计算数学研究所

非平衡化学反应流广泛于自然界和工程物理等领域。因为基于Navier-Stokes的传统宏观流体建摸不足以描述系统内极其复杂的非平衡行为,而微观粒子模拟在时间和空间尺度方面往往又不能实际需求,所以包含大量微介观结构、复杂非平衡行为的... 详细信息

非平衡化学反应流广泛于自然界和工程物理等领域。因为基于Navier-Stokes的传统宏观流体建摸不足以描述系统内极其复杂的非平衡行为,而微观粒子模拟在时间和空间尺度方面往往又不能实际需求,所以包含大量微介观结构、复杂非平衡行为的化学反应流系统的物理建模、算法设计与信息提取均存在较强的挑战性!因为非平衡统计力学是联系微观运动规律和宏观运动规律的桥梁,所以在Boltzmann方程基础上经过两次重要的粗粒化物理建模得到的离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM)正在成为燃烧等非平衡、复杂化学反应流系统的一种全新的动理学描述方法、建模方法和分析方法。本报告综述我们课题组近年来在这一领域的主要进展。内容重点体现:(1)从数学建模型角度,DBM模型与传统流体模型的唯一差异就是使用离散Boltzm方程取代原来的Navier--Stokes方程;但从物理建模角度,一个DBM模型相当于一个传统流体模型外加一个关于热动非平衡效应的粗粒化模型。(2)通过DBM提供的信息,可以建立"无组织动量流"、"无组织能量流"、化学反应速率与熵增率之间的解析关系式。(3)DBM所提供的非平衡特征已经用于特征区域真是分布函数主要特征的恢复、复杂流体系统内各种界面的物理甄别与追踪、相变研究中划分"亚稳相分解"和"相畴增长"两个阶段的物理判据、Rayleigh-Taylor不稳定性研究中划分可压效应两个阶段的物理判据,等等。(4)除了可以从更基本的层面理解相应物理系统的特征、机制和规律外,这类研究结果可以为现有程序或软件中宏观模型的改进(例如修正项的构造)提供物理参考。

关键词：化学反应流动理学模型 Boltzmann方程非平衡

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二维柱坐标系辐射输运方程保球对称的离散纵标格式

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计算数学 2015年第3期37卷 299-315页

作者：宋鹏成娟北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京100094 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

离散纵标格式是计算辐射输运方程的常用格式之一.但是,传统的离散纵标格式求解二维柱坐标系辐射输运方程模拟一维球对称问题时,会出现明显的非对称现象,球对称性被破坏.针对该问题,本文分析了传统离散纵标格式不能够保持球对称性的原因... 详细信息

离散纵标格式是计算辐射输运方程的常用格式之一.但是,传统的离散纵标格式求解二维柱坐标系辐射输运方程模拟一维球对称问题时,会出现明显的非对称现象,球对称性被破坏.针对该问题,本文分析了传统离散纵标格式不能够保持球对称性的原因,提出了空间基于柱坐标系、方向基于球坐标系的辐射输运方程,并对该方程设计了新的离散纵标格式,从理论上证明了当空间网格取球对称剖分时该离散格式能够保持一维球对称性的充分必要条件.通过对真空球区域辐射输运、与物质耦合辐射输运等球对称算例的数值模拟,验证了该格式的保球对称性,球对称误差能够达到机器精度.非对称辐射驱动模型以及非对称网格剖分条件下的数值模拟等算例也取得了较好的结果.

关键词：辐射输运离散纵标格式柱坐标系球对称

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介质表面附近微波大气击穿的理论研究

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物理学报 2015年第8期64卷 227-233页

作者：周前红董烨董志伟周海京北京应用物理与计算数学研究所北京100094 高功率微波技术重点实验室绵阳621900

将麦克斯韦方程组和简化等离子体方程耦合求解,对介质表面附近大气击穿形成等离子体的过程进行了理论研究.分别使用一维、二维模型对等离子体的形成过程及等离子体对电磁波的反射、吸收过程进行了模拟研究.一维计算结果发现在ne=0,j=0... 详细信息

将麦克斯韦方程组和简化等离子体方程耦合求解,对介质表面附近大气击穿形成等离子体的过程进行了理论研究.分别使用一维、二维模型对等离子体的形成过程及等离子体对电磁波的反射、吸收过程进行了模拟研究.一维计算结果发现在ne=0,j=0两种边界条件下,虽然形成的等离子体密度分布相差较大,但二者得到的微波反射、吸收、透射波形彼此相差不大.初始电子数密度厚度为20 mm的条件下,得到界面附近的等离子体密度大于5 mm厚度的情况.二维计算结果发现,由于TE10模在波导中心位置处的微波电场最强,电子碰撞电离首先在中心位置处形成等离子体,当等离子体密度达到一定值(临界密度附近)时,波导中心介质表面处微波场强减小,等离子体区域沿着介质表面向两侧移动.TE10模在波导边缘处微波电场强度小于击穿阈值,因此等离子体区域不可能移动到波导边缘附近.

关键词：介质表面微波大气击穿数值模拟

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可压流体瑞利泰勒不稳定性离散Boltzmann建模

可压流体瑞利泰勒不稳定性离散Boltzmann建模

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第十六届中国交叉科学会议

作者：赖惠林许爱国张广财李德梅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 福建师范大学数学与计算机科学学院福州350007 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 福建师范大学数学与计算机科学学院福州350007

本文发展了用于研究可压流体瑞利泰勒(RT)不稳定性的含外力的离散Boltzmann模型(DBM),并对热Couette流问题进行数值模拟并与Riemann解析解进行比较,结果表明该模型可适用可压流体数值模拟.利用该模型对界面间断的可压流体RT不稳定性进... 详细信息

本文发展了用于研究可压流体瑞利泰勒(RT)不稳定性的含外力的离散Boltzmann模型(DBM),并对热Couette流问题进行数值模拟并与Riemann解析解进行比较,结果表明该模型可适用可压流体数值模拟.利用该模型对界面间断的可压流体RT不稳定性进行数值模拟,得到界面初始扰动发展成蘑菇状图形的基本过程.数值结果表明,DBM可用于可压流体RT不稳定性问题的数值研究.

关键词：可压缩流体瑞利泰勒不稳定性离散玻尔兹曼模型

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