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中国物理学会2016年秋季会议

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 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

利用多松弛离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM)研究二维RT不稳定性问题,同时从宏观和非平衡两个角度探究粘性、热传导和Prandtl数的影响。宏观上,粘性和热传导均在再加速阶段展现出显著的抑制作用,这种抑制作用主要通过...

利用多松弛离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM)研究二维RT不稳定性问题,同时从宏观和非平衡两个角度探究粘性、热传导和Prandtl数的影响。宏观上,粘性和热传导均在再加速阶段展现出显著的抑制作用,这种抑制作用主要通过抑制Kelvin-Helmholtz不稳定性的发展来实现。

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数值模拟领域并行编程模型的要素与实例研究

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中国科学：信息科学 2015年第3期45卷 385-397页

作者：莫则尧张爱清刘青凯曹小林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

本文面向高性能数值模拟,分析了通用并行编程模型的薄弱环节,凝练形成了通用并行编程模型栈.在此基础上,提出领域并行编程模型,讨论了模型的数据结构、计算模式、构件模型、编程框架等构成要素和要素间的内在关联,并以JASMIN(J’s Adapt... 详细信息

本文面向高性能数值模拟,分析了通用并行编程模型的薄弱环节,凝练形成了通用并行编程模型栈.在此基础上,提出领域并行编程模型,讨论了模型的数据结构、计算模式、构件模型、编程框架等构成要素和要素间的内在关联,并以JASMIN(J’s Adaptive Structured Mesh application INfrastructure)框架为例,验证了模型的技术可行性和有效性.领域并行编程模型将显著提升高效并行应用软件的研发效率,具有重要意义.

关键词：数值模拟应用软件领域并行编程模型并行计算模型 JASMIN框架

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守恒型扩散方程非线性离散格式的性质分析和快速求解

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计算数学 2015年第3期37卷 227-246页

作者：崔霞岳晶岩北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

对于守恒型扩散方程,研究其二阶时间精度非线性全隐有限差分离散格式的性质,证明了其解的存在唯一性.研究了二阶时间精度的Picard-Newton迭代格式,证明了迭代解对原问题真解的二阶时间和空间收敛性,以及对非线性离散解的二次收敛速度,... 详细信息

对于守恒型扩散方程,研究其二阶时间精度非线性全隐有限差分离散格式的性质,证明了其解的存在唯一性.研究了二阶时间精度的Picard-Newton迭代格式,证明了迭代解对原问题真解的二阶时间和空间收敛性,以及对非线性离散解的二次收敛速度,实现了非线性问题的快速求解.本文中方法也适用于一阶时间精度格式的分析,并可推广至对流扩散问题.数值实验验证了二阶时间精度Picard-Newton迭代格式的高精度和高效率.

关键词：守恒型扩散方程非线性全隐离散格式二阶时间精度存在唯一性迭代加速

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5f电子局域-巡游转变和自旋密度波转变的光电子能谱测量

5f电子局域-巡游转变和自旋密度波转变的光电子能谱测量

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第二届中国锕系物理与化学学术交流会

作者：谭世勇谢东华张文李梦蕾黄理冯卫方运张云陈秋云朱燮刚刘琴袁秉凯罗丽珠张平赖新春表面物理与化学重点实验室四川江油621908 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

对重费米子化合物,f电子表现出依赖于温度变化的局域和巡游双重特性。局域的f电子与导带电子发生集体杂化,导致重电子、磁有序和非常规超导等奇异量子特性。由于实验数据的缺乏,目前对锕系材料5f电子的局域-巡游转变、磁转变过程中能带...

对重费米子化合物,f电子表现出依赖于温度变化的局域和巡游双重特性。局域的f电子与导带电子发生集体杂化,导致重电子、磁有序和非常规超导等奇异量子特性。由于实验数据的缺乏,目前对锕系材料5f电子的局域-巡游转变、磁转变过程中能带结构的演变一直没有得到充分的揭示。

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多边形网格上扩散方程新的单调格式

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计算数学 2015年第3期37卷 316-336页

作者：岳晶岩袁光伟盛志强北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

本文在星形多边形网格上,构造了扩散方程新的单调有限体积格式.该格式与现有的基于非线性两点流的单调格式的主要区别是,在网格边的法向流离散模板中包含当前边上的点,在推导离散法向流的表达式时采用了定义于当前边上的辅助未知量,这... 详细信息

本文在星形多边形网格上,构造了扩散方程新的单调有限体积格式.该格式与现有的基于非线性两点流的单调格式的主要区别是,在网格边的法向流离散模板中包含当前边上的点,在推导离散法向流的表达式时采用了定义于当前边上的辅助未知量,这样既可适应网格几何大变形,同时又兼顾了当前网格边上物理量的变化.在光滑解情形证明了离散法向流的相容性对于具有强各向异性、非均匀张量扩散系数的扩散方程,证明了新格式是单调的,即格式可以保持解析解的正性.数值结果表明在扭曲网格上,所构造的格式是局部守恒和保正的,对光滑解有高于一阶的精度,并且,针对非平衡辐射限流扩散问题,数值结果验证了新格式在计算效率和守恒精度上优于九点格式.

关键词：扩散方程有限体积格式单调多边形网格

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氮气开关流柱形成过程的理论研究

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物理学报 2015年第20期64卷 288-297页

作者：周前红董志伟简贵胄周海京北京应用物理与计算数学研究所北京100088 高功率微波技术重点实验室绵阳621900 北京微电子技术研究所北京100076

使用蒙特卡罗-粒子模拟方法对氮气开关中的流柱形成过程进行模拟,并结合计算结果对其进行理论分析.发现在流柱击穿发生前(即空间电荷场远小于本底电场),等离子体的电离频率、电子平均能量及其迁移速度等都近似为常数,因此可以解析求解... 详细信息

使用蒙特卡罗-粒子模拟方法对氮气开关中的流柱形成过程进行模拟,并结合计算结果对其进行理论分析.发现在流柱击穿发生前(即空间电荷场远小于本底电场),等离子体的电离频率、电子平均能量及其迁移速度等都近似为常数,因此可以解析求解电子数密度方程对等离子体的演化行为进行分析.在击穿发生后,随机碰撞过程会破坏初始等离子体区域分布的对称性,并出现分叉的等离子体区域结构.在放电过程中,随着等离子体密度增加,其内部基本保持电中性且电场不断减小,靠近阴阳极两端电荷分离产生的净电荷密度不断增加,场强也不断增加,且靠近阳极端的电荷密度(绝对值)和场强都大于阴极端.通过改变极板间电压发现,平均电子能量随极板间场强增加而增加,电子迁移速度随着场强近似线性增加,电离频率随场强的变化快慢介于E^4与E^5之间.

关键词：氮气气体开关流柱击穿蒙特卡罗-粒子模拟

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非预混连续旋转爆轰发动机冷流场的大涡模拟研究

非预混连续旋转爆轰发动机冷流场的大涡模拟研究

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第九届全国流体力学学术会议

作者：周蕊武丹北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室中国航天科工集团第九总体设计部

连续旋转爆轰发动机(CRDE)在航空航天推进技术领域有很好的应用价值和发展潜力。真实CRDE中燃料/氧化剂分开喷注,它们的混合过程极为复杂,并会显著影响爆轰特性。近期国际上开展的以RANS为主的非预混研究主要给出流场时均特征,缺乏对真... 详细信息

连续旋转爆轰发动机(CRDE)在航空航天推进技术领域有很好的应用价值和发展潜力。真实CRDE中燃料/氧化剂分开喷注,它们的混合过程极为复杂,并会显著影响爆轰特性。近期国际上开展的以RANS为主的非预混研究主要给出流场时均特征,缺乏对真实CRDE中湍流混合等非定常过程及其物理机理的揭示。本文采用大涡模拟方法,对非预混CRDE中燃料和氧化剂的混合过程及其主要机理开展深入研究。研究结果表明,非预混CRDE流场中存在欠膨胀特征、大尺度涡结构,以及回流区等复杂流动现象,其中由于K-H不稳定性产生的大尺度湍流涡结构是促进氢/氧混合的主要机制。此外,本文还考察了氧气喷注位置、氢气喷注角度等因素对流场结构和混合特征的影响。研究结果表明,不同喷注策略会影响射流剪切层形态、涡尺度,以及回流区分布等,进而影响氢气和氧气射流的混合过程和混合程度。本文结果可直接为真实CRDE喷注设计提供参考。

关键词：连续旋转爆轰发动机非预混喷注大涡模拟混合特性喷注构型

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Rayleigh-Taylor不稳定性的离散Boltzmann建模与模拟

Rayleigh-Taylor不稳定性的离散Boltzmann建模与模拟

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第九届全国流体力学学术会议

作者：陈锋许爱国张广财山东交通学院航空学院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

Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性是一种常见的流体力学现象,在基础研究和实际应用中都具有重要意义。在流体不稳定性系统中,复杂的受力与弛豫会导致丰富、复杂的流动与热动非平衡行为。本文采用多松弛离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann... 详细信息

Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性是一种常见的流体力学现象,在基础研究和实际应用中都具有重要意义。在流体不稳定性系统中,复杂的受力与弛豫会导致丰富、复杂的流动与热动非平衡行为。本文采用多松弛离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM)研究了二维RT不稳定性问题,同时从宏观和非平衡两个角度探究粘性、热传导和Prandtl数的影响。宏观上,粘性和热传导均在再加速阶段展现出显著的抑制作用,这种抑制作用主要通过抑制Kelvin-Helmholtz不稳定性的发展来实现。基于非平衡的角度,可以得到以下信息:(1)随着粘性或热传导的增加,不同的非平衡成分增加。粘性、热传导和物理量梯度之间存在竞争效应。(2)当RT不稳定性发展到湍流混合阶段,全局平均热动非平衡(Thermodynamic NonEquilibrium,TNE)强度和非组织能量流(Non-Organized Energy Fluxes,NOEF)强度有不同程度的衰减。(3)针对密度不均匀度和全局平均TNE强度之间,温度不均匀度和全局平均NOEF强度之间的相关度做了具体探究,数值结果表明热传导对相关度的影响更为显著。(4)非平衡特征的模拟是宏观描述的有益补充,非平衡特征和宏观特征一起为复杂流体系统研究提供新的视野。

关键词：离散Boltzmann模型/方法 Rayleigh-Taylor不稳定性非平衡

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非平衡化学反应流系统的离散Boltzmann建模与模拟与分析

非平衡化学反应流系统的离散Boltzmann建模与模拟与分析

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中国物理学会2016年秋季会议

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 中国工程物理研究院研究生院北京 10 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研究生院北京 100088 中国工程物理研究院研究生院北京 100088

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...

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！

关键词：

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基于同步探测的脉冲钠导星聚焦非等晕性实验研究

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物理学报 2015年第13期64卷 174-181页

作者：陈天江周文超王锋黄德权鲁燕华张建柱中国工程物理研究院应用电子学研究所绵阳621900 高能激光科学与技术重点实验室绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

本文提出在大气Greenwood时间常数内采用同步探测技术实现钠导星聚焦非等晕性测量,开展了脉冲体制钠导星探测实验,实现了对大气平流层顶端钠导星和同路径自然星可见光波段的哈特曼点阵的同步探测,并获得钠导星回光单帧波面,从波面一致... 详细信息

本文提出在大气Greenwood时间常数内采用同步探测技术实现钠导星聚焦非等晕性测量,开展了脉冲体制钠导星探测实验,实现了对大气平流层顶端钠导星和同路径自然星可见光波段的哈特曼点阵的同步探测,并获得钠导星回光单帧波面,从波面一致性对比、Zernike系数比较、模拟成像校正等方面对实验结果进行较全面分析.实验结果表明,在当前实验条件下,虽然脉冲钠导星的单帧哈特曼点阵的成像对比度较低,制约了波面恢复精度,但同步测量的两组波面始终能保持相似性,其Zernike系数在前36阶一致性较好,模拟结果表明钠导星探测波面有助于实现对自然星成像的有效校正,扣除波面恢复误差后的聚焦非等晕性方差小于0.1rad2,十分接近理论结果.

关键词：同步探测钠导星聚焦非等晕性波面方差

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