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第十一届全国流体力学学术会议

作者：陈锋许爱国张玉东曾庆凯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郑州大学力学与安全工程学院

本文使用多松弛时间离散玻尔兹曼模型研究耦合瑞利-泰勒-开尔文-亥姆霍兹不稳定性(RTI,KHI和RTKHI)系统，引入形态学边界长度和热力学非平衡(TNE)强度，以探究其复杂动力学过程。模拟发现，在耦合系统后期RTI始终发挥主要作用，而早期... 详细信息

本文使用多松弛时间离散玻尔兹曼模型研究耦合瑞利-泰勒-开尔文-亥姆霍兹不稳定性(RTI,KHI和RTKHI)系统，引入形态学边界长度和热力学非平衡(TNE)强度，以探究其复杂动力学过程。模拟发现，在耦合系统后期RTI始终发挥主要作用，而早期的主要机制取决于浮力和剪切强度的对比。温度场的形态学边界长度L和平均热流强度D均可用于测量系统浮力与剪切强度之比，并定量地判断RTKHI系统早期的主要机制。具体来说，当KH(IRTI)占主导地位时，L> L(LD(D物理判据。

关键词：离散Boltzmann方法 Rayleigh-Taylor不稳定性 Kelvin-Helmholtz不稳定性形态学非平衡

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微波大气电离产生等离子体过程的理论研究

微波大气电离产生等离子体过程的理论研究

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第七届全国高超声速科技学术会议

作者：周前红董志伟闫二艳北京应用物理与计算数学研究所中国工程物理研究院应用电子学研究所高功率微波技术重点实验室

将描述电磁波的Maxwell方程组和简化的等离子体流体方程组耦合数值求解,对微波电离大气产生等离子体的过程进行了模拟研究。对于单束微波大气击穿,发现在高气压产生的等离子体为分离的丝状结构,中等气压下等离子体为分离的片状或"... 详细信息

将描述电磁波的Maxwell方程组和简化的等离子体流体方程组耦合数值求解,对微波电离大气产生等离子体的过程进行了模拟研究。对于单束微波大气击穿,发现在高气压产生的等离子体为分离的丝状结构,中等气压下等离子体为分离的片状或"鱼骨"形结构,低气压下等离子体为连续区域。等离子体区域在垂直于电场方向和平行于电场方向的移动规律不同,后者由于等离子体两端存在强场区,等离子体区域在高气压下沿电场方向被拉长。对于垂直相交相干微波束,只有当初始电子出现在(或到达)强场(干涉加强)处,电子才会被加速并与本底气体发生碰撞电离,在放电的开始阶段,等离子体区域主要沿着强场区运动,并逐渐形成一个由分立的丝状等离子体组成的带状区域。这个带状等离子体区域足够长以后,将等离子体两侧的两束微波分割开,随着时间的推移,在等离子体附近的强场区,先后出现新的等离子体带。比较发现,当其他条件相同时,相干束产生的等离子体区域比非相干束大。

关键词：高功率微波相交束大气击穿丝状等离子体

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三角波诱导下含沟槽金属铅动力学破坏的研究

三角波诱导下含沟槽金属铅动力学破坏的研究

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第十五届全国物理力学学术会议

作者：王嘉楠吴凤超朱银波何安民王裴吴恒安中国科学院材料力学行为和设计重点实验室中国科学技术大学近代力学系合肥230027 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

激波加载下材料的损伤、破坏的特点在冲击压缩科学中具有重要的意义。我们用分子动力学模拟的方法研究了表面含有沟槽的金属铅在三角波加载下的动态破碎过程，以及破碎形成的团簇的空间分布规律。不同于传统的气泡-尖钉的结构，我们观...

激波加载下材料的损伤、破坏的特点在冲击压缩科学中具有重要的意义。我们用分子动力学模拟的方法研究了表面含有沟槽的金属铅在三角波加载下的动态破碎过程，以及破碎形成的团簇的空间分布规律。不同于传统的气泡-尖钉的结构，我们观察到了近表面范围内的明显的破坏现象。由于周期性沟槽的存在，固有的衰减波和反射波的叠加效应会导致自由面下产生明显的拉应力。因此，伴随着微射流的形成，金属铅近表面附近会发生复杂的破碎过程，包括横向的拉伸破坏以及杵体的形成。杵体的破坏方式与射流类似，破碎后形成的团簇的体积分布规律满足指数形式的分布关系。因此，基于格雷迪能量原理，我们可以通过射流和杵体间应变率的关系定量的描述他们形成的团簇特征体积的关系。

关键词：

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机载光学平台气动光学平均流场效应

机载光学平台气动光学平均流场效应

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中物院高能激光科学与技术重点实验室第三届学术交流会

作者：董航徐明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高能激光科学与技术重点实验室四川绵阳621999

模拟计算了机载光学平台整流罩附近的流场,定量分析了平均流场气动光学效应,以及气动光学平均流场效应引起的波前相位的性质,指出平均流场气动光学效应引起的波前像差均方根及波前像差的性质随光束传输方向改变有非常明显的变化,波前像... 详细信息

模拟计算了机载光学平台整流罩附近的流场,定量分析了平均流场气动光学效应,以及气动光学平均流场效应引起的波前相位的性质,指出平均流场气动光学效应引起的波前像差均方根及波前像差的性质随光束传输方向改变有非常明显的变化,波前像差主要是低阶项.根据气动光学效应定义了平均流场厚度,提出了根据平均流场厚度和飞机速度,判断气动光学平均流场效应特征时间的粗估公式,通过数值模拟验证了粗估公式的可靠性,并对于气动光学平均流场效应的时间特性随马赫数的变化给出了定量分析.

关键词：机载激光气动光学效应平均流场效应波前像差时间特性

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封闭管道中气体热晕对激光传输的影响

封闭管道中气体热晕对激光传输的影响

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中物院高能激光科学与技术重点实验室第三届学术交流会

作者：喻华华胡鹏安建祝张飞舟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高能激光科学与技术重点实验室四川绵阳621999

内光路的热晕效应显著影响远场光束质量,在高能激光系统中必须加以考虑.在已经建立的激光内通道传输气体热晕效应物理模型基础上,本文研究了封闭管道中不同能量吸收和管道结构导致的气体热晕对激光传输的影响.运用计算流体力学方法,数... 详细信息

内光路的热晕效应显著影响远场光束质量,在高能激光系统中必须加以考虑.在已经建立的激光内通道传输气体热晕效应物理模型基础上,本文研究了封闭管道中不同能量吸收和管道结构导致的气体热晕对激光传输的影响.运用计算流体力学方法,数值模拟分析了气体吸收激光能量所产生的自然对流过程,对比了不同能量吸收和管道结构(Z型和U型)的气体温度分布、附加相差、远场光束质量和质心漂移等.通过对数值模拟结果的分析,分辨出了热传导和热对流这两种气体传热机制的转换时间,显著影响远场光束质量和质心漂移.此外,减少激光能量吸收,光束质量得到明显改善,两种传热机制的转换时间也出现延迟.因此,在实际的高能激光系统中,控制激光能量的吸收非常重要.不同的管道结构拥有不同的光路,这将改变附加相差的分布,进而影响远场光束质量.Z型管道中两段水平管道的附加相差相同(叠加效应),而U型管道则相反(补偿效应).U型管道中的激光远场光斑质心漂移得到极大抑制,同时光束质量也获得明显改善.

关键词：激光传输气体热晕封闭管道光束质量

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椭偏光场下锂原子共振激发过程的研究

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光学学报 2024年

作者：齐昕郭丽易小鹏胡师林陈京上海师范大学数理学院中国工程物理研究院北京应用物理与计算数学研究所汕头大学理学院物理系中国科学技术大学物理学院合肥维尺度物质科学国家研究中心深圳技术大学工程物理学院深圳市超强激光与先进材料技术重点实验室

本文基于散射矩阵理论建立了在强激光场的作用下电子从基态直接跃迁到里德堡态的量子理论模型。利用该模型计算研究了椭偏光场下锂原子被激发到不同里德堡态的概率随激光场椭偏率的变化。研究发现：当光强较低时，激发过程与微扰理论一... 详细信息

本文基于散射矩阵理论建立了在强激光场的作用下电子从基态直接跃迁到里德堡态的量子理论模型。利用该模型计算研究了椭偏光场下锂原子被激发到不同里德堡态的概率随激光场椭偏率的变化。研究发现：当光强较低时，激发过程与微扰理论一致；但当光强较高时，激光场不仅使里德堡态的能级发生移动，而且对里德堡态的空间相位分布也产生了影响，进而改变了激发率随光场椭偏率的变化曲线。同时，计算也展现出椭偏场多光子激发过程中角动量和磁量子数跃迁选择定则特点：当共振激发过程吸收偶数或者奇数个光子时，初态与里德堡态的轨道角动量量子数（磁量子数）的奇偶性分别一致或者相反。

关键词：场缀饰的里德堡态多光子共振散射矩阵理论

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扰动激波冲击平面界面中凹腔的形成机制

扰动激波冲击平面界面中凹腔的形成机制

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第十二届全国流体力学学术会议

作者：贺一峰李海锋田保林杨越北京大学工学院湍流与复杂系统国家重点实验室北京应用物理与计算数学研究所

在Richtmyer-Meshkov不稳定性(RMI)中,平面激波冲击扰动界面后,界面处会形成尖钉和气泡结构。然而,扰动激波冲击平面界面后,界面会演化出台阶和凹腔结构,这与传统RMI完全不同。通过数值模拟,我们发现该不稳定性和RMI的界面结构差异源于... 详细信息

在Richtmyer-Meshkov不稳定性(RMI)中,平面激波冲击扰动界面后,界面处会形成尖钉和气泡结构。然而,扰动激波冲击平面界面后,界面会演化出台阶和凹腔结构,这与传统RMI完全不同。通过数值模拟,我们发现该不稳定性和RMI的界面结构差异源于不同的涡量分布。该不稳定性除了会在界面上因密度梯度和压强梯度不匹配而沉积界面涡量外,还会在激波初始位置和马赫反射激波后分别沉积弯曲激波涡量和滑移线涡量。在滑移线的剪切作用下,界面处形成凹腔。在线性阶段,凹腔宽度等于激波冲击界面时的马赫杆高度。我们建立了马赫杆高度模型来预测线性阶段凹腔宽度,该模型与直接数值模拟结果符合良好。此外,该模型可以解释滑移线张角扩大等现象。

关键词：界面不稳定性激波滑移线马赫杆

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激光等离子体模拟研究日地磁场活动特征

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激光与光电子学进展 2013年第8期50卷 127-135页

作者：董全力王首钧袁大伟陆全明黄灿刘勋李玉同林晓宣魏会冈仲佳勇施建荣江少恩丁永坤蒋柏彬杜凯华能乔占峰黄奎喜陈明贺贤土郁明阳刘全生王水唐永健朱健强赵刚盛政明张杰鲁东大学物理与光电工程学院山东烟台264205 中国科学院物理研究所光物理重点实验室北京100190 中国科学技术大学中国科学院基础等离子体物理重点实验室安徽合肥230026 中国科学院国家天文台光学天文重点实验室北京100012 中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 浙江大学物理系聚变科学理论与模拟研究所浙江杭州310027 鲁尔大学理论物理研究所德国波鸿D-44780 马里兰大学帕克分校物理系美国马里兰University Park 20742 中国科学院高功率激光物理重点实验室上海201800 上海交通大学物理系教育部激光等离子体物理研究重点实验室上海200240

激光等离子体磁重联实验再现了卫星观测到的日地磁场活动特征。一方面,实验再现了太阳冕区物质抛射及耀斑结构,包括明亮的尖屋顶状环、具有微细结构的磁化等离子体团以及二者之间因为磁场拉扯而产生的二阶电流片。另一方面,实验发现存... 详细信息

激光等离子体磁重联实验再现了卫星观测到的日地磁场活动特征。一方面,实验再现了太阳冕区物质抛射及耀斑结构,包括明亮的尖屋顶状环、具有微细结构的磁化等离子体团以及二者之间因为磁场拉扯而产生的二阶电流片。另一方面,实验发现存在三个电子扩散区(EDR),这与欧洲空间局Cluster卫星先后在2003年和2005年发现的分别处于地磁尾重联区中间部位及两侧分形线位置的两类EDR结构相似。所不同的是,在激光等离子体磁重联实验中,两类EDR在一次重联过程中产生,但中心EDR出现时间晚于两侧EDR,且其发展速度更快,喷流速度接近或者超过迎流Alfven速度。通过对太阳耀斑附近、地磁尾重联区以及激光等离子体自生磁场重联区位置等离子体的参数比较,显示三者在一定程度上具有Euler-Alfven相似性,这表明可以通过激光等离子体自生磁场的重联过程来研究其他两种等离子体中的磁重联现象。

关键词：实验室天体物理太阳冕区物质抛射太阳耀斑磁重联电子扩散区

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激波二次冲击Richtmyer-Meshkov不稳定性诱导的湍流混合大涡模拟研究

激波二次冲击Richtmyer-Meshkov不稳定性诱导的湍流混合大涡模拟...

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第十二届全国流体力学学术会议

作者：张又升肖梦娟宾远为北京应用物理与计算数学研究所北京大学应用物理与技术研究中心北京大学湍流与复杂系统国家重点实验室

由流体力学界面不稳定性诱导的湍流混合现象广泛存在于宽泛的时空尺度问题中,而带有激波二次冲击Richtmyer-Meshkov不稳定性诱导的湍流混合现象是最能反应工程复杂混合现象的一个基础研究抽象。然而,目前文献可见的大涡模拟预测,即使对... 详细信息

由流体力学界面不稳定性诱导的湍流混合现象广泛存在于宽泛的时空尺度问题中,而带有激波二次冲击Richtmyer-Meshkov不稳定性诱导的湍流混合现象是最能反应工程复杂混合现象的一个基础研究抽象。然而,目前文献可见的大涡模拟预测,即使对于刻画混合演化最简单也是最重要的混合宽度的演化,也不能做到很好的预测。在本报告中,我们将分别发展两类大涡模拟模拟:一类是基于K-L湍流模型约束大涡模拟模拟;一类是基于湍动能K方程的显示大涡模拟模型。这两个模型,均实现了二次冲击Richtmyer-Meshkov不稳定性诱导的湍流混合宽度和结构演化的良好的预测,为未来工程应用模拟混合转捩问题奠定了很好的基础。

关键词：二次冲击RM湍流混合约束大涡模拟统一预测新思路

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玻璃中失效波产生和传播的理论模型和数值模拟

玻璃中失效波产生和传播的理论模型和数值模拟

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第五届全国计算爆炸力学会议

作者：张延耿段卓平楼建锋张树道北京应用物理与计算数学研究所北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室

基于soda lime玻璃中失效波产生和传播规律的研究结果,建立了弹性统计微裂纹理论模型,用于描述冲击压缩作用下脆性材料的损伤演化规律。将该模型嵌入LS-DYNA有限元程序,模拟了不同加载条件下soda lime玻璃的平板碰撞,所得横向应力和自... 详细信息

基于soda lime玻璃中失效波产生和传播规律的研究结果,建立了弹性统计微裂纹理论模型,用于描述冲击压缩作用下脆性材料的损伤演化规律。将该模型嵌入LS-DYNA有限元程序,模拟了不同加载条件下soda lime玻璃的平板碰撞,所得横向应力和自由面粒子速度曲线均可用来表征失效波破坏现象。根据数值模拟结果分析不同冲击速度下失效波的传播规律,与实验测量结果符合较好。

关键词：失效波弹性统计微裂纹模型数值模拟 soda lime玻璃

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