检索结果-内蒙古大学图书馆

计算物理 2021年第2期38卷 131-145页

作者：胡少亮徐小文郑宇腾赵振国王卫杰徐然安恒斌莫则尧中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088 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 中国工程物理研究院计算机应用研究所四川绵阳610094

系统级封装(SiP)是当前电子学系统设计的主流技术途径,数值模拟是进行系统级封装(SiP)设计的主要手段。由于系统级封装应用特有的复杂性,现有的求解时谐Maxwell方程离散系统的算法面临很大的挑战,成为制约该类应用大规模数值模拟效率的... 详细信息

系统级封装(SiP)是当前电子学系统设计的主流技术途径,数值模拟是进行系统级封装(SiP)设计的主要手段。由于系统级封装应用特有的复杂性,现有的求解时谐Maxwell方程离散系统的算法面临很大的挑战,成为制约该类应用大规模数值模拟效率的瓶颈。本文综述系统级封装应用时谐Maxwell方程解法器求解算法,针对典型实际模型,评估现有算法的现状和面临的挑战,分析应用特征对算法计算能力的影响,并在现有算法的基础上提出一种可行的预条件算法策略。

关键词：系统级封装(SiP) 数值模拟时谐Maxwell方程线性解法器预条件算法

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冲击载荷作用下柱壳链中的弹性波传播简化模型及其解析解

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爆炸与冲击 2021年第1期41卷 23-33页

作者：彭克锋崔世堂潘昊郑志军虞吉林中国科学技术大学近代力学系中国科学院材料力学行为和设计重点实验室安徽合肥230027 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

柱壳链能引起波形的弥散,具备操控波形的潜力。建立了柱壳链结构的等效连续介质模型和细观有限元模型,研究了质量块冲击作用下柱壳链中的弹性应力波传播过程及其几何弥散特性。基于考虑横向惯性修正的Rayleigh-Love波动方程,建立了柱壳... 详细信息

柱壳链能引起波形的弥散,具备操控波形的潜力。建立了柱壳链结构的等效连续介质模型和细观有限元模型,研究了质量块冲击作用下柱壳链中的弹性应力波传播过程及其几何弥散特性。基于考虑横向惯性修正的Rayleigh-Love波动方程,建立了柱壳链在质量块冲击下的控制方程,采用Laplace变换及其逆变换获得了位移场、速度场和应变场的解析解,所得结果与细观有限元模拟结果较好吻合。结果表明,在冲击过程中应变和速度峰值均逐渐减小,应变峰值、振荡幅度和波形前沿宽度与泊松比和惯性半径相关,泊松比和惯性半径越大,应变峰值越小,应变分布振荡越剧烈,波形前沿宽度越宽。

关键词：柱壳链应力波横向惯性修正解析解几何弥散

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高功率微波作用下三维结构中多物理场耦合过程仿真方法研究综述

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电波科学学报 2024年第5期39卷 852-869页

作者：张浩轩王寅达王一尧白容川陈哲李谭毅王大伟王卫杰谢浩赵振国詹启伟周海京周亮尹文言浙江大学电磁信息与电子集成创新研究所杭州电子科技大学电子信息学院北京应用物理与计算数学研究所中物院高性能数值模拟软件中心浙大城市学院信息与电气工程学院上海交通大学射频异质异构集成全国重点实验室

电子系统暴露在高功率微波中，产生的多物理耦合效应会引发其性能降低甚至损毁。为指导其电磁防护设计，需要研究大规模电(磁)-热-应力耦合并行仿真方法。通过集成高性能并行计算框架和区域分解方法(domain decomposition method, DDM)... 详细信息

电子系统暴露在高功率微波中，产生的多物理耦合效应会引发其性能降低甚至损毁。为指导其电磁防护设计，需要研究大规模电(磁)-热-应力耦合并行仿真方法。通过集成高性能并行计算框架和区域分解方法(domain decomposition method, DDM)，可以实现超大规模复杂结构的高效数值模拟。在无源结构的电-热-应力耦合数值模拟中，每个时间步都需要反复求解电流连续性方程、热传导方程和热应力方程，场间通过焦耳热和温变材料参数实现耦合，当达到稳态后，进入下一个时间步；在射频无源结构的电磁-热-应力耦合过程数值模拟中，每个时间步内分别求解电磁场和热场，并通过耗散功率和温变材料参数实现场间耦合，当达到稳态后，根据温升计算热应力，然后进入下一个时间步。本文回顾了电(磁)-热-应力大规模并行仿真的实现方法，并列举了国内外科研团队在键合线阵列、系统级封装、微波滤波器等多种复杂结构的多物理场模拟方面的标志性成果。

关键词：多物理场计算高功率微波(HPM) 有限元方法(FEM) 区域分解方法(DDM) 高性能计算

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非一维应变冲击加载下高纯铜初始层裂行为

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物理学报 2020年第3期69卷 179-187页

作者：谢普初汪小松胡昌明胡建波张凤国王永刚宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室宁波315211 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绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

提出了一种锥形靶层裂实验新方法,开展非一维应变冲击条件下高纯铜初始层裂行为实验研究,讨论了锥形靶内部损伤分布特征及其与自由面速度典型特征之间的内禀关系.结果显示:1)初始层裂的锥形靶内部出现了连续损伤区,损伤区扩展方向与锥... 详细信息

提出了一种锥形靶层裂实验新方法,开展非一维应变冲击条件下高纯铜初始层裂行为实验研究,讨论了锥形靶内部损伤分布特征及其与自由面速度典型特征之间的内禀关系.结果显示:1)初始层裂的锥形靶内部出现了连续损伤区,损伤区扩展方向与锥面平行,从锥底到锥顶呈现了不同的损伤状态,从微孔洞独立长大到局部聚集,最后形成宏观裂纹,这种损伤状态分布特征归因于锥形靶内部拉伸应力幅值和持续时间的空间演化;2)通过锥形靶横截面损伤度定量统计分析,揭示损伤演化早期的微孔洞成核与早期长大过程是随机的,而损伤演化后期的微孔洞聚集过程具有显著的局域化特征;3)不同位置处实测的自由面法向粒子速度剖面呈现出典型的层裂Pull-back信号,但是通过与内部损伤分布特征对比,揭示基于Pull-back速度获得高纯铜层裂强度本质是微孔洞成核阈值应力,Pull-back回跳速度斜率反映了损伤演化速率,Pull-back回跳幅值与损伤度引起的应力松弛密切相关.

关键词：锥形靶初始层裂损伤演化自由面速度

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燃烧多相流的介尺度动理学建模研究进展

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航空学报 2021年第12期42卷 46-62页

作者：许爱国单奕铭陈锋甘延标林传栋北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 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北京100871 山东交通学院航空学院济南250357 北华航天工业学院河北省跨气水介质飞行器重点实验室廊坊065000 中山大学中法核工程与技术学院珠海519082

基于求解Navier-Stokes方程组的传统计算流体力学已经在诸多领域取得了巨大的成功,但在航空、航天、微流控等领域也遇到了新的瓶颈与挑战。其原因分为2个方面:①物理建模层面的问题;②离散格式带来的数值精度和稳定性问题。微尺度燃烧... 详细信息

基于求解Navier-Stokes方程组的传统计算流体力学已经在诸多领域取得了巨大的成功,但在航空、航天、微流控等领域也遇到了新的瓶颈与挑战。其原因分为2个方面:①物理建模层面的问题;②离散格式带来的数值精度和稳定性问题。微尺度燃烧等一系列燃烧新概念的研究表明,特征更加丰富但以前知之甚少的热力学非平衡行为蕴含着大量待开发的物理功能。物理模型合理和具备相应功能是数值仿真研究的前提;物理建模层面的问题无法通过数值精度的提高来解决。本文从物理建模与复杂物理场分析角度,介绍了非平衡燃烧系统离散玻尔兹曼建模方法(DBM)的研究进展。DBM是非平衡统计物理学粗粒化建模理论在流体力学领域的具体应用之一,是相空间描述方法在离散玻尔兹曼方程形式下的进一步发展。它选取一个视角,研究系统的一组动理学性质,因而要求描述这组性质的动理学矩在模型简化中保值;以该组动理学矩的独立分量为基,构建相空间,使用该相空间和其子空间来描述系统的非平衡行为特征;研究视角和建模精度随着研究推进而调整。借助DBM可以研究反应过程中不同自由度内能之间的不平衡和相互转换等Navier-Stokes模型无法模拟的动理学过程。在内爆和外爆过程中,几何汇聚与发散效应等效于一个"外场力",在球心处系统始终处于热力学平衡态;在冯·纽曼压强峰处,系统不是偏离平衡最远,而是在平衡态附近;在冯·纽曼峰后反应区以外,Chapmann-Jouguet理论值、Zeldovich-Neumann-Doering(ZND)理论值和DBM结果相互验证;在反应区内DBM结果与ZND结果一致;在冯·纽曼压强峰前的压缩阶段,DBM模拟结果在物理上更合理。在冲击压缩过程中,相对于其他自由度,压缩波所在自由度上的内能先增加,因而这一自由度上的内能总是朝着正向偏离其平衡态值,而横向自由度上的内能总是朝着逆向偏离其平衡态值。在二流体模型视角下,反应物和产物朝着相反的方向偏离热力学平衡态。

关键词：燃烧爆轰非平衡离散效应介尺度建模动理学理论

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基于FDTD的时域混合方法及其在天线前门耦合数值模拟中的应用

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强激光与粒子束 2021年第12期33卷 117-122页

作者：鲍献丰陈晓洁李瀚宇刘昌周海京中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 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复杂电磁环境科学与技术重点实验室四川绵阳621900

强电磁脉冲环境下的平台-机载天线一体化耦合计算属于典型多尺度时域电磁计算问题,采用传统的FDTD方法数值模拟时,由于精细结构的存在导致网格量巨大,计算效率低下。介绍了一种将非均匀FDTD方法与细导线FDTD方法以及多网格集总元件FDTD... 详细信息

强电磁脉冲环境下的平台-机载天线一体化耦合计算属于典型多尺度时域电磁计算问题,采用传统的FDTD方法数值模拟时,由于精细结构的存在导致网格量巨大,计算效率低下。介绍了一种将非均匀FDTD方法与细导线FDTD方法以及多网格集总元件FDTD方法相结合的时域混合方法,能够有效降低计算开销,结合并行计算技术,快速计算得到天线端口上耦合产生的瞬态电压和电流响应,并将该方法成功应用于无人机平台-天线一体化前门耦合数值模拟中。

关键词：强电磁脉冲电磁环境效应平台-机载天线一体化数值模拟细导线集总元件

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变加速度RTI动理学：基于DBM方法

变加速度RTI动理学：基于DBM方法

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：贾英琦许爱国王立锋陈大伟北京应用物理与计算数学研究所冲击波物理与爆轰物理全国重点实验室北京大学工学院高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室

常加速度下的Rayleigh-Taylor不稳定性（RTI）已经开展了大量研究并获得了相对成熟的物理认识,但是针对惯性约束聚变（ICF）等情形中出现的变加速度RTI问题的研究相对较少,物理认识不足。与常加速度下的RTI类似（甚至更复杂）,变加速度... 详细信息

常加速度下的Rayleigh-Taylor不稳定性（RTI）已经开展了大量研究并获得了相对成熟的物理认识,但是针对惯性约束聚变（ICF）等情形中出现的变加速度RTI问题的研究相对较少,物理认识不足。与常加速度下的RTI类似（甚至更复杂）,变加速度RTI系统内部会出现大量中间尺度（介尺度）的空间结构和动理学模式。这些结构和模式的存在与演化,极大影响着系统的性能和物理功能。介尺度行为,离散性更强,非平衡程度更高,如何描述,实际把控能力才不下降?这个问题不仅挑战模拟前的物理建模,而且挑战模拟后的复杂物理场分析。因为传统流体建模,基于（准）连续和近平衡假设;同时,复杂物理场分析技术的不足,经常导致面对数据,给不出足够的有效信息,造成数据资源的极大浪费。另外,非平衡强度是描述、掌握、理解非平衡复杂流动的最基础参量之一。任何非平衡强度的定义都依赖于研究视角。基于单一视角给出的认知,往往是片面的甚至是错误的。离散Boltzmann方法（DBM）,就是针对上述需求而提出和发展的动理学建模与分析方法。基于DBM,不仅可以更加有效地模拟出离散程度更高、非平衡程度更高情形的流动行为,而且可以更加方便地研究:（1）不同视角的非平衡行为与由此引发的各种效应,（2）引发熵增的主要机制及其相对的重要性,（3）一系列介尺度结构的形态特征与物质、能量混合程度,等等。在本研究中使用DBM研究变加速度下的RTI动理学:加速度在特定时间经历两次方向反转。除分析密度、流速、温度、压强等宏观量以外,利用DBM提供的新视角检测手段（Δ、Δ, 1、Δ等特征量）研究了系统的非平衡状态、程度与由此引发的一系列非平衡效应。研究发现:加速度两次方向反转的期间和加速度停止变化后的一段时间内,界面中心会发生运动,且此时RTI的尖钉气泡结构的发展受到抑制;加速度反转对非平衡强度D和D的影响较大,全场非平衡强度和界面非平衡强度的演化规律在前期不同而后期相似;加速度反转引起的界面中心位移会随可压缩性的增加而增大,且界面最大位移随可压缩性规律性变化;可压缩性越大,非平衡强度D越大,加速度反转对非平衡强度D的影响越强。

关键词：离散Boltzmann方法 Rayleigh-Taylor不稳定性变加速度非平衡动理学

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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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2021年中国高性能计算机发展现状分析

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计算机工程与科学 2021年第12期43卷 2091-2097页

作者：袁国兴张云泉袁良北京应用物理与计算数学研究所北京100088 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100191

根据2021年11月发布的中国高性能计算机性能TOP100排行榜的数据,对国内高性能计算机的发展现状从总体性能、制造商、行业领域和部署机构等方面进行了讨论分析,同时对未来发展进行了展望。

关键词：高性能计算机性能排行榜测评技术

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强冲击下金属材料动态损伤与破坏的分子动力学模拟研究进展

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高压物理学报 2021年第4期35卷 1-14页

作者：王嘉楠伍鲍何安民吴凤超王裴吴恒安中国科学技术大学近代力学系中国科学院材料力学行为和设计重点实验室安徽合肥230027 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流体物理研究所四川绵阳621999

强冲击下金属材料的动力学过程及其内在的机理分析一直是冲击物理的前沿,无论是在国家基础工程还是尖端武器研制中都具有重要的意义与价值。结合课题组的相关工作,综述了国内外冲击物理领域对金属材料在强冲击作用下动态损伤和破坏行为... 详细信息

强冲击下金属材料的动力学过程及其内在的机理分析一直是冲击物理的前沿,无论是在国家基础工程还是尖端武器研制中都具有重要的意义与价值。结合课题组的相关工作,综述了国内外冲击物理领域对金属材料在强冲击作用下动态损伤和破坏行为及其机理等问题的研究进展,重点讨论了金属材料内部及表界面微观结构对损伤破坏机制的影响,介绍了复杂加载条件下材料行为研究的机遇与挑战,并展望了下一步研究工作的重点。

关键词：强冲击动力学损伤破坏层裂微喷射复杂加载分子动力学

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