检索结果-内蒙古大学图书馆

计算物理 2023年第2期40卷 136-146页

作者：周远志郑春阳刘占军曹莉华程瑞锦贺贤土北京大学物理学院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 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

本文针对典型激光聚变等离子体参数条件,利用动理学粒子模拟程序研究横向磁场和激光带宽在抑制受激拉曼散射(SRS)和受激布里渊散射(SBS)中的作用。模拟发现横向磁场对非均匀等离子体中SRS的非线性自共振增强有显著抑制作用,分析认为横... 详细信息

本文针对典型激光聚变等离子体参数条件,利用动理学粒子模拟程序研究横向磁场和激光带宽在抑制受激拉曼散射(SRS)和受激布里渊散射(SBS)中的作用。模拟发现横向磁场对非均匀等离子体中SRS的非线性自共振增强有显著抑制作用,分析认为横向磁场作用于SRS激发的电子等离子体波(EPW)势阱中的俘获电子,使它们在横向上加速,对EPW造成非线性阻尼,同时减小EPW的非线性频移量,从而缩窄非均匀等离子体中SRS的自共振空间,极大降低SRS反射率。在此基础上利用横向磁场抑制SRS的特性,以及SBS增长对激光带宽的敏感性,提出了利用横向磁场和宽带激光将SRS和SBS同时抑制在低反射率水平的方案。在采用数十特斯拉横向磁场和实验中易于达到的千分之一量级的激光带宽时以及慢性约束聚变(ICF)相关参数下,SBS和SRS的反射率都得到了有效抑制。

关键词：受激拉曼散射受激布里渊散射非线性动理学效应磁化等离子体自共振

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适用于光厚、强散射介质的SN方程快速求解策略

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核动力工程 2021年第1期42卷 217-223页

作者：李志鹏程汤培杨超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

为实现反应堆大厂房屏蔽问题的快速计算,需要建立一种能够尽可能减少数值负注量率、保证迭代格式的线性特性、同时能够在较大的网格内取得良好精度、计算量较小的离散纵标方法(SN)空间离散格式。本研究基于单群SN固定源输运方程的空间... 详细信息

为实现反应堆大厂房屏蔽问题的快速计算,需要建立一种能够尽可能减少数值负注量率、保证迭代格式的线性特性、同时能够在较大的网格内取得良好精度、计算量较小的离散纵标方法(SN)空间离散格式。本研究基于单群SN固定源输运方程的空间解析解,采用解析基函数展开方法实现SN空间离散;为了提高计算效率,采用权重系数方法,避免单个网格内大量的指数运算;研究高阶源项的计算方法,提高数值计算精度;最后基于Krylov子空间方法实现自散射源项的快速迭代计算。数值结果表明该方法可在材料区域较为均匀的光厚介质中取得较大的优势,可用于反应堆大厂房屏蔽问题的快速计算。

关键词： SN方法离散格式屏蔽计算

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模拟微观世界:从薛定谔方程到大原子模型

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物理 2024年第7期53卷 431-441页

作者：张林峰王涵北京科学智能研究院北京100080 北京深势科技有限公司北京100080 北京应用物理与计算数学研究所计算物理全国重点实验室北京100094 北京大学工学院应用物理与技术研究中心北京100871

随着人工智能技术的飞速发展,其与物理建模的结合为微观尺度的科学研究带来了革命性的工具。文章介绍了从薛定谔方程出发的量子力学近似求解方法到大原子模型(LAM)的发展历程,并特别关注机器学习技术在原子尺度模拟中的应用。文中首先... 详细信息

随着人工智能技术的飞速发展,其与物理建模的结合为微观尺度的科学研究带来了革命性的工具。文章介绍了从薛定谔方程出发的量子力学近似求解方法到大原子模型(LAM)的发展历程,并特别关注机器学习技术在原子尺度模拟中的应用。文中首先讨论人工智能与物理建模结合的理论基础,随后深入分析这一结合在原子尺度模拟中的实现方式,包括机器学习模型的构建和训练策略。还探讨了数据积累、软件工具和工程基础设施对推动该领域进步的重要性,并展望了大原子模型在未来科学研究和工业应用中的潜在影响。通过不断的技术创新和跨学科合作,大原子模型将在材料科学、化学工程、生物技术等多个领域发挥重要作用,推动科学研究和工业应用进入新的发展阶段。

关键词：人工智能物理建模量子力学大原子模型原子尺度模拟

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面向精度可控的大规模结构化数据集约减方法

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计算机辅助设计与图形学学报 2021年第12期33卷 1795-1802页

作者：艾志玮冷珏琳夏芳王华维曹轶北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

科学与工程模拟产生的数据规模可达TB甚至PB量级,数据约减已成为降低I/O时间开销和存储成本的重要手段.为实现高精度的科学可视化和数据分析,面向大规模结构化数据集,提出一个精度可控的数据约减方法.该方法首先以可视分析数据的插值误... 详细信息

科学与工程模拟产生的数据规模可达TB甚至PB量级,数据约减已成为降低I/O时间开销和存储成本的重要手段.为实现高精度的科学可视化和数据分析,面向大规模结构化数据集,提出一个精度可控的数据约减方法.该方法首先以可视分析数据的插值误差为约束条件,根据物理场量的空间分布特征构造多层嵌套的自适应背景网格;然后,将原始数据插值映射到轻量化的背景网格,减少冗余数据的存储;最后,将约减后的数据集并行输出至高效存储的可视化文件.数据约减算法基于并行编程框架JASMIN实现,能够无缝对接基于JASMIN框架研发的数值模拟程序.经测试,并行算法可扩展至上万CPU核.数据约减方法已成功应用于无人机辐照电磁模拟,在不超过10%的相对误差范围内,将千亿结构网格数据集的规模降低了99.8%.基于约减数据绘制的图像与原始数据图像之间的峰值信噪比为47.08 dB,具有较高的相似度,满足可视分析的分辨率要求.

关键词：数据约减结构化数据集精度可控自适应细化多分辨率技术

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二维球坐标系中子输运方程的一种并行SN算法

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计算物理 2022年第2期39卷 143-152页

作者：蔡颖张存波刘旭范征锋刘元元徐小文张爱清北京应用物理与计算数学研究所北京100094 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 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 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

针对二维球坐标系下中子输运方程的SN算法,提出基于(单元,方向)二元组的有向图模型,在已有的基于有向图的并行流水线算法基础上,设计粒度可控多级并行SN算法。其中,采用区域分解和并行流水线相结合的方式挖掘空间-角度方向的并行度,提... 详细信息

针对二维球坐标系下中子输运方程的SN算法,提出基于(单元,方向)二元组的有向图模型,在已有的基于有向图的并行流水线算法基础上,设计粒度可控多级并行SN算法。其中,采用区域分解和并行流水线相结合的方式挖掘空间-角度方向的并行度,提出能群流水并行方法,并通过设置合适的流水线粒度来平衡有向图调度、通信和空闲等待开销。实验结果表明:该算法可以有效地求解二维球坐标系下的中子输运方程。在某国产并行机1920核上,对于96万网格、60个方向、24能群、数十亿自由度的典型中子输运问题,获得了71%的并行效率。

关键词：中子输运方程源迭代SN算法有向图并行算法

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舰船非接触水下爆炸系统的混合不确定度量化

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中国舰船研究 2024年第3期19卷 115-126页

作者：梁霄杨伊伊陈江涛王瑞利山东科技大学数学与系统科学学院山东青岛266590 中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

[目的]舰船非接触水下爆炸建模与仿真(M&S)中同时存在品目繁多的认知不确定度和偶然不确定度,在M&S过程中引入的不确定度导致系统响应量(SRQ)的数值模拟结果与试验真值间产生较大偏差,影响M&S的性能。而使用非接触水下爆炸... 详细信息

[目的]舰船非接触水下爆炸建模与仿真(M&S)中同时存在品目繁多的认知不确定度和偶然不确定度,在M&S过程中引入的不确定度导致系统响应量(SRQ)的数值模拟结果与试验真值间产生较大偏差,影响M&S的性能。而使用非接触水下爆炸不确定度量化(UQ)方法能提高M&S的可靠性和可信度。[方法]首先,针对无物理意义、通过试验直接标定的唯象参数,使用D-S证据理论(DSTE)融合不同学科专家(SME)的建议,得到唯象参数赋值区间和基本信度分配(BBA)函数。鉴于SME的个人工程经验和知识结构的局限性,采用多证据、多周期性融合方法,提高认知不确定度量化的客观性。其次,使用蒙特卡罗法研究非接触水下爆炸中高维输入偶然不确定度的传播。最后,当偶然不确定度和认知不确定度同时存在时,将唯象参数作为外层,不确定的物理量作为内层,使用双层循环法执行非接触水下爆炸的混合不确定度量化。[结果]结果表明,改进后的DSTE方法缩小了认知不确定度的取值范围,对SME初始意见改动较大,计算所得认知不确定度的BBA更精确、客观性更强。双层循环法可计算得到舰船非接触水下爆炸SRQ的可信置信区间和BBA,结果与常识吻合。[结论]研究结果可用于指导舰船防护设计和提高水下兵器爆炸毁伤能力。

关键词：混合不确定度量化非接触水下爆炸 D-S证据理论认知不确定度双层循环

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基于领域分析的结构线性静力软件串并行一致化方法

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计算机科学 2024年第9期51卷 87-95页

作者：唐德泓杨浩文龙飞徐正秋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 四川中锐信息技术有限公司成都610041

并行CAE软件的计算结果串并行一致性是其计算结果可信的必要条件。然而,软件研发时常引入串并行不一致缺陷,其形式众多,现象相互耦合,散布于海量代码中,成为实现CAE软件串并行一致性的挑战。文中以结构线性静力软件的串并行一致性需求... 详细信息

并行CAE软件的计算结果串并行一致性是其计算结果可信的必要条件。然而,软件研发时常引入串并行不一致缺陷,其形式众多,现象相互耦合,散布于海量代码中,成为实现CAE软件串并行一致性的挑战。文中以结构线性静力软件的串并行一致性需求为切入点,针对现有的“专家知识法”与“缺陷定位法”应用于CAE软件串并行一致化时存在的粒度粗、准度差、成本高和缺乏系统性问题,引入领域分析方法,并与专家知识和数据流状态比对结合,提出了一种适用于结构线性静力的串并行一致化方法,实现了结构线性静力软件串并行不一致缺陷的细粒度、高准度与低成本系统性识别与修复。基于前述方法形成相关工具,并将方法与工具应用于SSTA的串并行一致化,识别并修复其中8处串并行不一致缺陷,使其通过90余真实模型的串并行一致考核,并实现串并行结果严格一致;同时,该方法与工具还将串并行不一致缺陷定位耗时由平均大于两人天降低至数人时。

关键词：串并行一致化结构线性静力软件串行代码并行化领域分析缺陷定位

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超强激光场中氘氚核聚变截面研究进展

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计算物理 2022年第2期39卷 127-142页

作者：吕文娟吴斌兵刘士炜段皓刘杰中国工程物理研究院研究生院北京100193 北京计算科学研究中心北京100193 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

超强激光技术的发展为光与物质相互作用的研究带来了历史性的机遇和拓展的空间。其中,超强激光场辅助的原子核反应过程,特别是对氘氚核聚变反应截面的影响越来越受到人们的关注。首先介绍近年来超强激光技术的发展及应用,然后介绍核聚... 详细信息

超强激光技术的发展为光与物质相互作用的研究带来了历史性的机遇和拓展的空间。其中,超强激光场辅助的原子核反应过程,特别是对氘氚核聚变反应截面的影响越来越受到人们的关注。首先介绍近年来超强激光技术的发展及应用,然后介绍核聚变反应截面及其影响因素,重点综述超强激光场中轻核聚变反应截面的研究进展,特别是强场增大氘氚核聚变截面的最新研究成果,并展望这一研究方向的前沿发展。

关键词：超强激光氘氚核聚变反应截面隧穿率天体物理学因子

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可压缩多介质流动问题的高精度数值模拟方法

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空气动力学学报 2021年第1期39卷 177-190页

作者：何志伟田保林李理李海锋张又升孟宝清北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京大学应用物理与技术研究中心北京100871

在可压缩流动问题的数值模拟领域,激波的高分辨率计算已取得重要进展。但是包含物质界面的可压缩多介质流动的数值模拟还存在诸多数值挑战,主要表现为界面处数值耗散过大和非物理振荡等问题。界面处流体性质的不连续性是造成可压缩多介... 详细信息

在可压缩流动问题的数值模拟领域,激波的高分辨率计算已取得重要进展。但是包含物质界面的可压缩多介质流动的数值模拟还存在诸多数值挑战,主要表现为界面处数值耗散过大和非物理振荡等问题。界面处流体性质的不连续性是造成可压缩多介质流动问题物理建模与数值方法困难的主要原因。为了建立一套高效的可压缩多介质流动问题的高精度数值模拟方案,本文从数值框架的选择、非守恒方程相容离散、高精度有界格式构造、界面压缩、界面-单介质分区计算方法等多个维度出发,综述近几年我们在可压缩多介质流动问题高精度数值模拟方法方面的研究进展。通过上述多个维度的工作,我们建立了一套适用于可压缩多介质流动问题的低耗散、基本无数值振荡的高精度欧拉数值方法,并成功应用于可压缩多介质大变形流动和界面不稳定性诱导湍流混合等问题的数值模拟。相关数值方法研究成果已集成至武器物理等领域工程数值模拟软件中,为相关工程任务提供了重要技术支撑。

关键词：可压缩多介质流动问题非守恒项高精度格式界面压缩区域分解

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混合流体-PIC物理建模及其在激光聚变中的应用

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计算物理 2023年第2期40卷 159-168页

作者：蔡洪波许育培姚沛霖张恩浩黄翰霄朱少平贺贤土北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京大学应用物理与技术研究中心工学院北京100871 中国工程物理研究院研究生院北京100088 清华大学工程物理系北京100084 北京大学应用物理与技术研究中心物理学院北京100871

本文探索性地建立混合流体-PIC(particle-in-cell)模拟方法,电子用无质量的流体描述,多组分离子用PIC粒子描述;流体运动通过求解电子磁流体方程组来获得,电磁场通过求解Ohm定律和Faraday定律来获得。针对激光聚变等离子体条件,利用混合... 详细信息

本文探索性地建立混合流体-PIC(particle-in-cell)模拟方法,电子用无质量的流体描述,多组分离子用PIC粒子描述;流体运动通过求解电子磁流体方程组来获得,电磁场通过求解Ohm定律和Faraday定律来获得。针对激光聚变等离子体条件,利用混合流体-PIC模拟研究高能量密度条件下冲击波结构及其特性、流体力学界面不稳定性演化的影响等问题。混合流体-PIC物理建模为研究等离子体效应对冲击波和界面不稳定性的影响提供了新的研究手段。

关键词：激光聚变混合流体-particle-in-cell物理建模冲击波流体力学界面不稳定性

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