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第十二届全国流体力学学术会议

作者：刘昌文张又升肖左利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北京应用物理与计算数学研究所

Rayleigh-Taylor不稳定性和Richtmyer-Meshkov不稳定性是流体力学最经典的问题之一,广泛发生于自然界和工程问题中。准确预其前沿锋面位置及其空间曲率的演化,具有重要的科学意义和工程应用价值。半个多世纪以来,众多学者基于Layzer提... 详细信息

Rayleigh-Taylor不稳定性和Richtmyer-Meshkov不稳定性是流体力学最经典的问题之一,广泛发生于自然界和工程问题中。准确预其前沿锋面位置及其空间曲率的演化,具有重要的科学意义和工程应用价值。半个多世纪以来,众多学者基于Layzer提出的势流思想,发展了若干能较好预测势流阶段锋面位置演化的理论模型。但到目前为止,尚未见到能同时准确预测前沿锋面位置及其空间曲率的全时演化理论模型。本文借鉴Layzer势流思想,提出双点源型势函数,并基于滑移边界假设给出分层流体内部的波数关系,最终成功实现对任意密度比下锋面前缘位置及其曲率的全时演化预测。此外,本文通过新模型进一步得到了前沿锋面增长率及其空间曲率的非线性耦合机制。揭示了初始曲率对前沿锋面增长率的影响及演化过程中非线性阶段的"overshot"现象的物理起源。理论预测结果和模拟数据的高度一致,证明了本理论模型的准确性,预期该模型会对单模Rayleigh-Taylor不稳定性研究具有重要意义。

关键词： Rayleigh-Taylor不稳定性 Richtmyer-Meshkov不稳定性 Layzer势流思想全时演化理论模型非线性耦合机制

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基于自匹配共振加速机制产生高能量密度准直电子束

基于自匹配共振加速机制产生高能量密度准直电子束

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第七届全国青年计算物理学术会议

作者：刘彬王鸿勇刘杰傅立斌许游江颜学庆贺贤土北京大学应用物理与技术研究中心高能量密度物理教育部重点实验室核物理与技术国家重点实验室北京应用物理与计算数学研究所

随着激光技术的迅猛发展,超强激光与等离子体相互作用正逐渐成为物理学的一个重要分支,启发并开创了许多全新的研究领域,如高能粒子加速、天体物理实验室模拟、惯性约束聚变、医学治疗及生物诊断等。激光与等离子体相互作用,是一个复杂... 详细信息

随着激光技术的迅猛发展,超强激光与等离子体相互作用正逐渐成为物理学的一个重要分支,启发并开创了许多全新的研究领域,如高能粒子加速、天体物理实验室模拟、惯性约束聚变、医学治疗及生物诊断等。激光与等离子体相互作用,是一个复杂的、外部驱动的、多体的相互作用。随着激光等离子体参数变化,相互作用规律也会有所不同。对于超强激光脉冲,在稀薄等离子体密度下,

关键词：高能量密度激光频率相对论电子临界密度加速机制

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非协调塑性变形的路径积分描述

非协调塑性变形的路径积分描述

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中国交叉科学学会第15届学术年会

作者：张广财许爱国卢果北京应用物理与计算数学研究所国家级计算物理重点实验室理论物理国家重点实验室(中国科学院理论物理研究所) 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

本文提出一种用路径积分方法描述非协调塑性变形中的位移场的方法。该方法可以给出包含位错和向错等缺陷结构的非协调纯塑性变形的直观图像,用于推导应变场、弯扭场、位错密度场和向错密度场等之间的关系。更进一步,该方法有望用于超导... 详细信息

本文提出一种用路径积分方法描述非协调塑性变形中的位移场的方法。该方法可以给出包含位错和向错等缺陷结构的非协调纯塑性变形的直观图像,用于推导应变场、弯扭场、位错密度场和向错密度场等之间的关系。更进一步,该方法有望用于超导、超流、电磁场、量子Berry相等领域中多值场的描述。

关键词：塑性变形非协调变形路径积分位错向错

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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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第十六届全国交叉科学会议

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福建师范大学数学与计算机科学学院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

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：离散Boltzmann方法瑞利泰勒不稳定性可压流体

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基于离散Boltzmann方法的可压缩流体Rayleigh-Taylor不稳定性的非平衡效应研究

基于离散Boltzmann方法的可压缩流体Rayleigh-Taylor不稳定性的非...

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第十届全国流体力学学术会议

作者：赖惠林许爱国张广财福建师范大学大学数学与信息学院福建省分析数学及应用重点实验室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高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室

本文使用微介观离散Boltzmann方法数值模拟研究可压缩流体系统中多模初始扰动情况下的Rayleigh-Taylor (RT)不稳定性。由于RT不稳定性演化过程中涉及到高应变率、多尺度、非均匀和动态物理场,系统存在着大量的复杂界面,界面附近的非平... 详细信息

本文使用微介观离散Boltzmann方法数值模拟研究可压缩流体系统中多模初始扰动情况下的Rayleigh-Taylor (RT)不稳定性。由于RT不稳定性演化过程中涉及到高应变率、多尺度、非均匀和动态物理场,系统存在着大量的复杂界面,界面附近的非平衡效应(流动非平衡+热动非平衡)极其丰富、极其复杂!基于连续介质假设的传统流体模型(Euler或Navier-Stokes方程)不足以描述如此丰富复杂的非平衡行为,而微观分子动力学或者蒙特卡洛等方法能够模拟的时间和空间尺度又太小,因而对其进行物理建模、模拟和分析均具有较强的挑战性。基于非平衡统计物理的离散Boltzmann方法是近年来应此需求而发展起来的一种全新的微介观动理学建模方法。除了可以给出传统连续流体模型的行为特征之外,还可以提供目前仍然知之甚少的、传统连续流体模型不易给出的、对于我们从物理上把握非平衡系统有帮助的、与我们关注的宏观流动特征关系最密切的热动非平衡行为。本文着重研究多模初始扰动情况下RT不稳定性的宏观流动非平衡与相伴随的微介观热动非平衡效应,给出一些规律性认识。在非平衡流动过程描述方面,离散玻尔兹曼模型具有一定程度的跨尺度自适应性。

关键词： Rayleigh-Taylor不稳定性可压缩流体离散Boltzmann方法非平衡效应

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非平衡放热流体的离散玻耳兹曼方法研究

非平衡放热流体的离散玻耳兹曼方法研究

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中国核学会2019年学术年会

作者：林传栋许爱国马宇中山大学中法核工程与技术学院北京应用物理与计算数学研究所计算物理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

放热流体广泛存在于自然界和工程应用之中,尤其是在核能工程中,是一种非常重要的常见物理现象。放热流体系统大都涉及从微观尺度的分子碰撞到宏观流动尺度的大窝结构,并且包含复杂的流动力学和热力学非平衡行为,这往往使得传统模拟方法... 详细信息

放热流体广泛存在于自然界和工程应用之中,尤其是在核能工程中,是一种非常重要的常见物理现象。放热流体系统大都涉及从微观尺度的分子碰撞到宏观流动尺度的大窝结构,并且包含复杂的流动力学和热力学非平衡行为,这往往使得传统模拟方法的适用性面临挑战。传统宏观方法对非平衡效应显著的区域经常存在物理描述能力不足的问题,而微观粒子方法往往由于计算资源的限制难于模拟足够时空尺度的系统。本文构建并使用的离散玻耳兹曼方法(DBM)主要就是针对这一中间尺度(非平衡程度、连续程度)的流体行为。DBM自然继承了玻耳兹曼方程描述和测量非平衡物理系统的部分功能,不仅能够在连续性极限条件下得到与宏观控制方程一致的结果,还能够有效延伸至传统宏观控制方程失效时的更强非平衡区域。同时,该方法具有演化方程形式简单、易于编程处理、稳定性好、适用于并行化处理等优势特点。DBM在非平衡放热流体的应用研究,将有助于从微介观尺度深入理解非平衡物理系统的本质机制和特征规律,并且能够为传统计算方法的改进提供可靠的数值参考和理论支撑。

关键词：放热流体爆轰非平衡效应离散玻耳兹曼方法介观模拟

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冲击载荷下炸药晶体内滑移和化学反应的分子动力学研究

冲击载荷下炸药晶体内滑移和化学反应的分子动力学研究

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中国力学大会-2015

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理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室

采用基于ReaxFF反应力场的分子动力学方法,对HMX(β,δ,α-HMX),RDX及TATB炸药单晶在冲击载荷下的物理化学响应进行了原子水平的研究。

关键词：

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碳酚醛横观各向同性粘塑性本构关系及层裂计算

碳酚醛横观各向同性粘塑性本构关系及层裂计算

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第十八届全国复合材料学术会议

作者：曹结东熊俊陈海坤刘文韬北京应用物理与计算数学研究所北京 100094 航天材料及工艺研究所先进功能复合材料技术重点实验室北京 100076

以各向异性本构关系一般理论为基础，导出了三维坐标系下横观各向同性材料中的粘塑性本构关系及本构积分算法，应用有限元方法计算了激光辐照下粘塑性横观各向同性材料中应力波的传播特性与演化规律，并模拟计算了层裂结果，对有关现象... 详细信息

以各向异性本构关系一般理论为基础，导出了三维坐标系下横观各向同性材料中的粘塑性本构关系及本构积分算法，应用有限元方法计算了激光辐照下粘塑性横观各向同性材料中应力波的传播特性与演化规律，并模拟计算了层裂结果，对有关现象进行了分析和解释。

关键词：碳酚醛粘塑性横观各向同性

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爆轰问题的一个高效二维离散玻尔兹曼模型

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凝聚态物理学进展 2015年第3期4卷 102-111页

作者：林传栋许爱国张广财李英骏中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京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理论物理国家重点实验室(中国科学院理论物理研究所) 北京爆炸科学与技术国家重点实验室(北京理工大学) 北京

本文构建了多松弛时间离散玻尔兹曼模型,并使用该模型模拟爆轰现象。相对于我们之前的一个模型[Xu A., Lin C., Zhang G., Li Y., Phys. Rev. E 91 (2015) 043306],本模型在模拟有化学反应或无化学反应流体系统时的计算效率更高。这是... 详细信息

本文构建了多松弛时间离散玻尔兹曼模型,并使用该模型模拟爆轰现象。相对于我们之前的一个模型[Xu A., Lin C., Zhang G., Li Y., Phys. Rev. E 91 (2015) 043306],本模型在模拟有化学反应或无化学反应流体系统时的计算效率更高。这是因为前者使用了24个离散速度,而本模型只使用16个。在模拟部分高马赫物理系统时,本模型表现出更高的数值稳定性。使用该模型,本文分四种情况模拟了爆轰波激发的Richtmyer-Meshkov不稳定性问题。当爆轰波由反应物传向另一种较轻的不反应的物质时,由于突然失去能量补充,温度急剧下降,在物质界附近将会出现一层高密区域。

关键词：离散玻尔兹曼模型爆轰波 Richtmyer-Meshkov不稳定性非平衡效应

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可压缩湍流边界层平均场的多层结构对称性

可压缩湍流边界层平均场的多层结构对称性

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第八届全国流体力学学术会议

作者：吴斌毕卫涛张又升佘振苏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和计算数学研究所

应用佘振苏等近期创建的壁湍流结构系综理论(SED)研究了零压力梯度超音速平板湍流边界层平均场的多层结构特性。通过分析不同马赫数、雷诺数和壁面温度的可压缩湍流边界层(CTBL)的直接数值模拟数据,证明了在CTBL中,速度和温度混合长存在... 详细信息

应用佘振苏等近期创建的壁湍流结构系综理论(SED)研究了零压力梯度超音速平板湍流边界层平均场的多层结构特性。通过分析不同马赫数、雷诺数和壁面温度的可压缩湍流边界层(CTBL)的直接数值模拟数据,证明了在CTBL中,速度和温度混合长存在SED理论所预言的多层结构对称性。基于该多层结构对称性给出了速度和温度混合长的解析表达式,获得了对CTBL平均速度和平均温度剖面的误差小于1%的理论预测。测量了速度和温度混合长的多层结构参数,分析了其随马赫数、雷诺数和壁面温度的变化。结果表明,多层结构参数能够有效刻画CTBL的马赫数效应、壁面温度效应以及近壁雷诺数效应等,具有显著的物理意义。

关键词：可压缩湍流边界层平均场多层结构混合长

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