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强激光与粒子束 2018年第5期30卷 1-3页

作者：李三伟郭亮李琦李欣胡昕曹柱荣侯立飞王峰杨家敏江少恩丁永坤张保汉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京100088

在神光Ⅲ主机激光装置上,采用单端带激光注入孔(LEH)的桶状黑腔,利用极区分幅相机和极区附近X光条纹相机获得黑腔内壁附近和LEH附近等离子体的X射线发射时空演化图像,进而研究LEH堵孔特性。X光图像清晰地展示了激光光斑移动、LEH附近等... 详细信息

在神光Ⅲ主机激光装置上,采用单端带激光注入孔(LEH)的桶状黑腔,利用极区分幅相机和极区附近X光条纹相机获得黑腔内壁附近和LEH附近等离子体的X射线发射时空演化图像,进而研究LEH堵孔特性。X光图像清晰地展示了激光光斑移动、LEH附近等离子体缩孔和堵孔过程,为优化LEH尺寸提供了实验依据。

关键词：黑腔等离子体激光注入孔堵孔

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高能量密度非线性流动数值模拟研究

高能量密度非线性流动数值模拟研究

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第十届全国青年计算物理学术会议

作者：叶文华北京应用物理与计算数学研究所 HEDPS 应用物理和技术中心北京大学

高能量密度非线性流动出现在惯性约束聚变(ICF)和天体物理中,是物理学新的流动研究领域。高能量密度非线性流动涉及高温高压等离子体的复杂过程和多尺度可压缩流动,属于典型的高马赫数、高雷诺数非线性流动,辐射、快电子和高能聚变粒子... 详细信息

高能量密度非线性流动出现在惯性约束聚变(ICF)和天体物理中,是物理学新的流动研究领域。高能量密度非线性流动涉及高温高压等离子体的复杂过程和多尺度可压缩流动,属于典型的高马赫数、高雷诺数非线性流动,辐射、快电子和高能聚变粒子的能量交换和输运,以及等离子体电离和压缩都对流动产生重要影响。复杂的高温高压等离子体过程和强间断(强冲击、多介质强接触间断)对数值模拟提出极大挑战。本报告概要介绍了数值模拟中常使用的物理模

关键词：非线性流动高能量密度数值模拟研究

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JMCT与子通道程序耦合方法研究及验证

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强激光与粒子束 2018年第1期30卷 176-179页

作者：刘鹏史敦福李康邓力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京100092

蒙特卡罗与热工水力的耦合计算是目前反应堆数值模拟的重要研究方向,在蒙特卡罗方法连续能量点截面的基础上结合热工程序的温度反馈,反应堆中子计算的准确性得到大幅提高。为了提高计算精度,堆芯模型分辨率也需进一步提高,相比于组件均... 详细信息

蒙特卡罗与热工水力的耦合计算是目前反应堆数值模拟的重要研究方向,在蒙特卡罗方法连续能量点截面的基础上结合热工程序的温度反馈,反应堆中子计算的准确性得到大幅提高。为了提高计算精度,堆芯模型分辨率也需进一步提高,相比于组件均匀化模型,pin-by-pin的建模方式能够获得更好的结果。利用蒙特卡罗程序JMCT与子通道程序COBRA-EN实现了蒙特卡罗-热工的内耦合,内耦合方式通过内存进行数据传递,其计算效率及安全性均优于外耦合方法。随后利用NURISP项目迷你堆的pin-by-pin模型对耦合程序进行验证。计算结果与同类耦合程序相似,验证了程序的准确性。同时,对耦合过程的收敛性问题进行了初步分析。

关键词： JMCT 子通道蒙特卡罗-热工耦合 pin-by-pin

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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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电磁脉冲驱动套筒内爆压缩磁化靶研究

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爆炸与冲击 2018年第3期38卷 688-695页

作者：刘斌李成王瑞星曹启伟杨显俊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聚变能源科学技术研究中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

采用磁流体方程和有限差分法,对内爆过程中高能量密度状态下的磁场对带电粒子和压缩过程的作用机制进行研究。结果显示:内爆过程中的各项参数为电子离子温度(50keV)、压强(1TPa)、粒子数密度(1024 cm-3)。套筒材料对约束时间、点火条件... 详细信息

采用磁流体方程和有限差分法,对内爆过程中高能量密度状态下的磁场对带电粒子和压缩过程的作用机制进行研究。结果显示:内爆过程中的各项参数为电子离子温度(50keV)、压强(1TPa)、粒子数密度(1024 cm-3)。套筒材料对约束时间、点火条件有重要影响;同时当磁感应强度大于5T时,电子热传导系数比无磁场时减小2个数量级,离子热传导系数也出现了明显下降,在压缩峰值处,磁感应强度超过5T时α粒子能量沉积密度比磁感应强度为0和1T时相对增加约200倍。磁化在一定程度上也会阻碍内爆压缩过程。

关键词：电磁内爆磁化靶 Z箍缩磁流体数值模拟

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首次全束组六通柱腔内爆物理实验

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强激光与粒子束 2018年第11期30卷 1-2页

作者：董云松李欣杨家敏黄天晅缪文勇况龙钰景龙飞唐琦彭晓世陈家斌宋仔峰张兴董建军杨志文邓博陈韬邓克立王强强孙奥杨轶濛刘祥明李朝光梁志远陈忠靖尹传盛蒋炜杨冬王峰邹游康洞国郑无敌邹士阳丁永坤江少恩张保汉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京100088

六通黑腔是我国独立自主设计的新型激光惯性约束聚变驱动腔型。在大型激光装置上采用全束组注入方式,首次获得了新型六通黑腔10～20倍收缩比综合内爆完整配套实验数据,实现最高YOC2D(实验产额/二维模拟产额)达80.4%的综合内爆性能。

关键词：激光间接驱动六通黑腔内爆

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经典瑞利-泰勒不稳定性界面变形演化的改进型薄层模型

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物理学报 2018年第9期67卷 188-195页

作者：赵凯歌薛创王立锋叶文华吴俊峰丁永坤张维岩贺贤土中国工程物理研究院研究生院北京100088 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高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871

激光惯性约束聚变(ICF)内爆靶丸通常采用多壳层组合结构设计,各壳层界面的流体力学不稳定性影响内爆加速和聚变点火,是ICF十分关心的问题.本文建立了描述任意Atwood数、任意初始界面分布Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性界面变形及非线性演... 详细信息

激光惯性约束聚变(ICF)内爆靶丸通常采用多壳层组合结构设计,各壳层界面的流体力学不稳定性影响内爆加速和聚变点火,是ICF十分关心的问题.本文建立了描述任意Atwood数、任意初始界面分布Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性界面变形及非线性演化的薄层模型.通过分析薄层中流体微团的受力,得到了运动微分方程组,并在二维情况进行数值求解.在线性阶段,薄层模型描述的界面演变规律与模拟结果符合很好;在非线性阶段,薄层模型可以描述至"蘑菇"形结构,与数值模拟的结果很接近.目前薄层的RT不稳定性非线性解析理论研究仅限于弱非线性阶段,本工作发展的薄层解析理论能很好地研究薄层非线性"气泡-尖钉"发展过程.

关键词：薄层模型 Rayleigh-Taylor不稳定性 Atwood数非线性阶段

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并行代数多重网格算法:大规模计算应用现状与挑战

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数值计算与计算机应用 2019年第4期40卷 243-260页

作者：徐小文北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室中物院高性能数值模拟软件中心

代数多重网格(AMG)是求解偏微分方程离散线性代数方程组最有效的算法之一,广泛应用于科学与工程计算领域实际问题的大规模数值模拟.随着超级计算机性能不断提升,实际数值模拟的计算规模和并行规模越来越大,同时.实际问题应用特征和计算... 详细信息

代数多重网格(AMG)是求解偏微分方程离散线性代数方程组最有效的算法之一,广泛应用于科学与工程计算领域实际问题的大规模数值模拟.随着超级计算机性能不断提升,实际数值模拟的计算规模和并行规模越来越大,同时.实际问题应用特征和计算机体系结构特征越来越复杂,AMG面临并行可扩展、算法可扩展和浮点性能优化的严峻挑战.本文结合大规模计算的发展趋势,特别是面向即将到来的百亿亿次(E级)计算,分析AMG算法在这三个方面的挑战,总结研究现状与进展,展望未来研究重点.

关键词：科学与工程计算数值模拟代数多重网格(AMG) 预条件子并行算法 E级计算

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高温介质辐射流体数值模拟

高温介质辐射流体数值模拟

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第十届全国青年计算物理学术会议

作者：李康骆龙山杨超李守先中物院高性能数值模拟软件中心北京应用物理与计算数学研究所

高温介质光辐射输运是惯性约束核聚变、超新星爆炸和飞行器再入中的典型物理现象。在高温条件下,介质原子系统中的电子从一个能量状态跃迁到另一个能量状态,发射和吸收光量子,引起介质热力状态的变化,该过程与流体动力学过程耦合在一起... 详细信息

高温介质光辐射输运是惯性约束核聚变、超新星爆炸和飞行器再入中的典型物理现象。在高温条件下,介质原子系统中的电子从一个能量状态跃迁到另一个能量状态,发射和吸收光量子,引起介质热力状态的变化,该过程与流体动力学过程耦合在一起产生更为复杂的辐射流体问题。而与流体的求解方法不同,光辐射呈现周向传输和连续能量谱分布特性,对数值计算方法和计算效率有较高的要求。根据光辐射传输特性的不同在一定的假设下,辐射输运方程可以

关键词：流体数值模拟光辐射流体动力学

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水下爆炸数值模拟程序开发及验证

水下爆炸数值模拟程序开发及验证

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第十届全国青年计算物理学术会议

作者：张磐李康刘娜中物院高性能数值模拟软件中心北京应用物理与计算数学研究所

水下爆炸广泛应用在工程与军事等领域,关乎到国家战略安全。水下试验方法研究面临着复杂性及安全性低等因素,目前大部分采用数值模拟方法来研究。数值模拟水下爆炸时,对于炸药爆轰过程,暂时忽略这一过程,采用瞬时爆轰模型。首先采用单... 详细信息

水下爆炸广泛应用在工程与军事等领域,关乎到国家战略安全。水下试验方法研究面临着复杂性及安全性低等因素,目前大部分采用数值模拟方法来研究。数值模拟水下爆炸时,对于炸药爆轰过程,暂时忽略这一过程,采用瞬时爆轰模型。首先采用单介质模型,基于Euler方程,采用Tait状态方程,数值模拟自由场水下爆炸,并与文献[1-4]经验公式进行对比,以验证冲击波传播规律的准确性。对于多介质的数值模拟,采用五方程模型,增加JWL状态方程和空化模型,模拟冲击波对自由水面的影响,并同样与文献[5]结果进行对比,验证程序的准确性。

关键词：水下爆炸状态方程数值模拟

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