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创新时代的水库大坝安全和生态保护——中国大坝工程学会2017学术年会

作者：周墨臻王景焘李杨王杰张丙印田荣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清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室

近年来,国内外一批超高面板堆石坝在建成蓄水后集中出现了面板沿纵缝的挤压破损现象。工程实践经验表明,面板的挤压破损已经逐渐成为影响高面板堆石坝安全的关键问题。深入研究该问题的发生机制及防治措施,尤其是发展相应的数值模拟方法... 详细信息

近年来,国内外一批超高面板堆石坝在建成蓄水后集中出现了面板沿纵缝的挤压破损现象。工程实践经验表明,面板的挤压破损已经逐渐成为影响高面板堆石坝安全的关键问题。深入研究该问题的发生机制及防治措施,尤其是发展相应的数值模拟方法,对于指导后续同类型工程的设计、施工及安全评价等方面具有重要意义。本文总结分析了多座面板坝工程中发生的面板挤压破损现象及特征,揭示了非线性接触效应可能起到的重要作用。基于对偶mortar元,发展了一套可合理模拟接触界面非连续变形以及处理非协调网格界面的非线性接触计算方法,克服了常用的接触面单元方法难以合理模拟较大非连续变形的不足,避免了罚函数法的矩阵病态问题及Lagrange乘子法的鞍点问题。针对面板纵缝这类细长型接触界面,提出了混合切向接触约束方法,避免了算法发散现象。针对使用软填缝料填充纵缝的情形,完成了轴向挤压试验,提出了软缝挤压模型,发展了基于摄动Lagrange乘子法的软缝接触计算方法。在高性能计算力学共性层PANDAola的软件架构体系内,实现了可模拟复杂多体系统三维大滑移摩擦接触问题的并行计算模块,发展了可考虑施工蓄水、土体本构（含流变）、混凝土温度膨胀效应等的土石坝数值模拟软件模块。针对天生桥一级面板堆石坝,开展了包括热-力强耦合以及非线性接触分析等复杂力学过程的大规模并行数值模拟,揭示了面板转动挤压效应和夏季高温是导致发生挤压破损的重要原因,同时表明面板软缝处理措施可具有较好的防治效果。

关键词：对偶mortar 非线性接触热-力强耦合大规模并行面板挤压破损面板堆石坝

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电子-离子共振复合过程中的Breit效应

电子-离子共振复合过程中的Breit效应

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第十九届全国原子与分子物理学术会议

作者：胡智民杨家敏熊刚李月明韩小英颜君 S.Tashenov N.Nakamura J.R.Crespo López-Urrutia 张保汉中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 Physics Institute Heidelberg University69120 HeidelbergGermany Institute for Laser Science University of Electro-CommunicationsTokyo 182-8585Japan Max-Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg69117 HeidelbergGermany

量子电动力学效应(QED)的检验在基础科学研究领域具有重要意义.在原子物理研究中,经常通过对特定跃迁波长的精密测量来实现,然而在原子碰撞领域QED效应还未在实验中被证实.在原子碰撞过程中,最低阶的QED效应可以用所谓的广义Breit相互... 详细信息

量子电动力学效应(QED)的检验在基础科学研究领域具有重要意义.在原子物理研究中,经常通过对特定跃迁波长的精密测量来实现,然而在原子碰撞领域QED效应还未在实验中被证实.在原子碰撞过程中,最低阶的QED效应可以用所谓的广义Breit相互作用效应来描述,其可以在量子电动力学框架下被精确地得到.电子之间的相互作用通过交换虚拟光子来实现.当虚拟光子的频率趋于零的时候,可以获得简化版的Breit效应,其可以在经典电动力学的框架下被得到.Breit相互作用效应的重要性已经在一些原子碰撞实验中得到证实,然而目前所有实验都可以用简化版本的Breit相互作用理论来重现.为了验证QED效应,我们已经开展了电子-离子复合过程中X射线发射的各项异性分布和光子极化度的实验研究工作.在各项异性测量实验中,Breit相互作用的支配作用已经被证实：在极化测量实验中也发现了 Breit相互作用的显著贡献.更为重要的是,最新发展的基于康普度极化谱仪的实验方法显示了对Breit相互作用效应测量的更高的灵敏度.在本报告中,将介绍在电子束离子阱装置上开展的关于双电子复合过程中X射线发射的各项异性、共振强度以及线性极化度研究的最新进展.

关键词： Breit效应电子-离子共振复合康普顿极化谱仪

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科学计算双路并行I/O优化方法

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计算机学报 2015年第5期38卷 1035-1043页

作者：曹立强莫则尧沈卫超夏芳陈军北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100094

科学计算数据集由数据和元数据组成.一般条件下,数据的尺寸较大,元数据尺寸较小.传统的高性能计算机并行文件系统可以高效率地读写大块连续数据,但是无法高效率地读写大量较小块的元数据.一旦大块数据和小块元数据两类读写特征混杂在一... 详细信息

科学计算数据集由数据和元数据组成.一般条件下,数据的尺寸较大,元数据尺寸较小.传统的高性能计算机并行文件系统可以高效率地读写大块连续数据,但是无法高效率地读写大量较小块的元数据.一旦大块数据和小块元数据两类读写特征混杂在一起,元数据将较严重地干扰并行I/O,造成性能的下降.为此,文中提出数据与元数据分治的双路并行I/O方法.该方法在高层I/O库中建立内存文件系统与并行文件系统两级存储,在存储资源之间并行迁移科学计算元数据.一方面降低较频繁读写元数据的I/O延迟,另一方面改变科学计算数据的存储特征与存储模式,从而提高科学计算应用、尤其是数据分析与可视化等读入密集型应用的I/O效率.测试表明,双路并行I/O方法可提高写性能8%~13%,提高读性能89%到1.01倍.

关键词：并行I/O 高层I/O库性能优化数据格式双路并行I/O

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超高面板堆石坝面板挤压破损机制探讨及热-力强耦合非线性接触数值模拟

超高面板堆石坝面板挤压破损机制探讨及热-力强耦合非线性接触数...

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中国大坝工程学会2017学术年会

作者：周墨臻王景焘李杨王杰张丙印田荣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北京 100088 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京 100084

近年来,国内外一批超高面板堆石坝在建成蓄水后集中出现了面板沿纵缝的挤压破损现象.工程实践经验表明,面板的挤压破损已经逐渐成为影响高面板堆石坝安全的关键问题.深入研究该问题的发生机制及防治措施,尤其是发展相应的数值模拟方法,... 详细信息

近年来,国内外一批超高面板堆石坝在建成蓄水后集中出现了面板沿纵缝的挤压破损现象.工程实践经验表明,面板的挤压破损已经逐渐成为影响高面板堆石坝安全的关键问题.深入研究该问题的发生机制及防治措施,尤其是发展相应的数值模拟方法,对于指导后续同类型工程的设计、施工及安全评价等方面具有重要意义.本文总结分析了多座面板坝工程中发生的面板挤压破损现象及特征,揭示了非线性接触效应可能起到的重要作用.基于对偶mortar元,发展了一套可合理模拟接触界面非连续变形以及处理非协调网格界面的非线性接触计算方法,克服了常用的接触面单元方法难以合理模拟较大非连续变形的不足,避免了罚函数法的矩阵病态问题及Lagrange乘子法的鞍点问题.针对面板纵缝这类细长型接触界面,提出了混合切向接触约束方法,避免了算法发散现象.针对使用软填缝料填充纵缝的情形,完成了轴向挤压试验,提出了软缝挤压模型,发展了基于摄动Lagrange乘子法的软缝接触计算方法.在高性能计算力学共性层PANDA_Cola的软件架构体系内,实现了可模拟复杂多体系统三维大滑移摩擦接触问题的并行计算模块,发展了可考虑施工蓄水、土体本构(含流变)、混凝土温度膨胀效应等的土石坝数值模拟软件模块.针对天生桥一级面板堆石坝,开展了包括热-力强耦合以及非线性接触分析等复杂力学过程的大规模并行数值模拟,揭示了面板转动挤压效应和夏季高温是导致发生挤压破损的重要原因,同时表明面板软缝处理措施可具有较好的防治效果.

关键词：超高面板堆石坝面板挤压破损机制非线性接触热-力强耦合

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球形黑腔辐射输运问题的蒙特卡罗模拟

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物理学报 2015年第14期64卷 222-228页

作者：李树蓝可赖东显刘杰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中心北京100871

利用蒙特卡罗方法模拟六孔球形黑腔中的辐射输运,研究靶球辐照均匀性问题.对于几何结构简单的解析模型,研究了不同黑腔靶球半径比的靶球辐照均匀性变化规律,得出的结论与解析的"视因子"方法给出的一致.对于几何结构复杂的黑... 详细信息

利用蒙特卡罗方法模拟六孔球形黑腔中的辐射输运,研究靶球辐照均匀性问题.对于几何结构简单的解析模型,研究了不同黑腔靶球半径比的靶球辐照均匀性变化规律,得出的结论与解析的"视因子"方法给出的一致.对于几何结构复杂的黑腔模型,如放置有挡板的模型,解析方法计算困难,但利用蒙特卡罗方法仍然能够准确模拟计算.不同挡板大小的理论模型计算结果表明,挡板对X光输运到靶球表面的分布状况有明显的影响,如果设置得当则可以提高X光利用效率并显著改善靶球辐照均匀性,否则可能严重破坏靶球辐照均匀性.因此,黑腔中的挡板位置及大小需要精心设计.应用表明,蒙特卡罗方法对于具有复杂结构的黑腔辐射输运问题具有很好的适应性.

关键词：蒙特卡罗球形黑腔辐射输运靶球辐照均匀性

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炸药事故反应烈度转化的主控机制

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含能材料 2016年第7期24卷 622-624页

作者：胡海波郭应文傅华李涛尚海林李金河文尚刚喻虹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四川绵阳621999 中国工程物理研究院化工材料研究所安全弹药中心四川绵阳621999 北京应用物理与计算数学研究所北京100086

炸药安全性研究，一方面，是基于炸药生产过程和弹药勤务操作安全需求，关注各类意外刺激条件下引发持续反应点火的下限门槛条件；另一方面，是针对事故最大风险预测及对事故反应烈度增长敏感因素认知、源头控制需求，关注炸药中因摩擦... 详细信息

炸药安全性研究，一方面，是基于炸药生产过程和弹药勤务操作安全需求，关注各类意外刺激条件下引发持续反应点火的下限门槛条件；另一方面，是针对事故最大风险预测及对事故反应烈度增长敏感因素认知、源头控制需求，关注炸药中因摩擦、局域变形温升或火烧引发的低烈度燃烧等级反应点火起始后，受哪些因素主导，经由何种机制和过程，可能转化为高烈度等级反应（High Explosive Violent Reaction，HEVR）乃至爆轰。对事故点火及烈度演化过程物理机制的解读，应重点将事故演化过程中如下因素和环节纳入关注范围：

关键词：炸药安全性等级反应物理机制高烈度事故转化主控炸药生产过程

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氘氘-塑料靶丸变收缩比内爆物理实验研究

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物理学报 2015年第12期64卷 318-323页

作者：晏骥张兴郑建华袁永腾康洞国葛峰骏陈黎宋仔峰袁铮蒋炜余波陈伯伦蒲昱东黄天晅中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

在神光III原型装置上利用8路6400 J/1 ns激光注入Φ1100μm×1850μm的黑腔内产生约200 e V的高温辐射场均匀辐照填充氘氘燃料的靶丸实现内爆.实验中,保持靶丸的内径一致,通过改变靶丸烧蚀层厚度的方式实现不同收缩比的内爆.通过闪... 详细信息

在神光III原型装置上利用8路6400 J/1 ns激光注入Φ1100μm×1850μm的黑腔内产生约200 e V的高温辐射场均匀辐照填充氘氘燃料的靶丸实现内爆.实验中,保持靶丸的内径一致,通过改变靶丸烧蚀层厚度的方式实现不同收缩比的内爆.通过闪烁体探测器、分幅相机等多套诊断设备获取了中子产额、X光bang-time(聚变反应产生X光时刻)、飞行轨迹、热斑形状等关键内爆参数.结合一维数值模拟表明:对于小收缩比内爆,受到非一维因素的影响小,其Y OC1D(实验测量中子产额与干净一维数值模拟计算结果之比)可以达到34%;对于中等收缩比内爆,受到非一维因素的影响显著,其Y OC1D仅仅为2.3%.

关键词：惯性约束聚变收缩比内爆对称性

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非结构多面体二阶局部保界全局重映算法

非结构多面体二阶局部保界全局重映算法

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2016第八届全国计算物理会议

作者：徐喜华陈艺冰刘娜北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室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

提出一种三维非结构多面体二阶保界全局重映算法。在旧网格上选取模板利用最小二乘构造插值多项式,采用凸包算法计算多面体相交部分,最后使用局部保界修正技术修补重映后的越界量。多项数值实验表明这种格式同时具有高精度、高分辨率和... 详细信息

提出一种三维非结构多面体二阶保界全局重映算法。在旧网格上选取模板利用最小二乘构造插值多项式,采用凸包算法计算多面体相交部分,最后使用局部保界修正技术修补重映后的越界量。多项数值实验表明这种格式同时具有高精度、高分辨率和高效率的特点。

关键词：全局重映局部保界算法多面体求交贡献网格方法

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离子-电子非平衡机制降低中心热斑点火条件

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强激光与粒子束 2015年第8期27卷 62-67页

作者：范征锋刘杰刘彬于承新贺贤土北京应用物理与计算数学研究所北京100088 北京大学应用物理与技术研究中心北京100871

提出通过离子-电子非平衡物理模型来降低惯性约束聚变中心热斑点火的聚变点火条件。在该物理模型中,强调离子比电子具备更高的温度,从而使得热斑的热核聚变反应增强,轫致辐射和电子热传导造成的能量漏失相对降低。通过对中心热斑的自加... 详细信息

提出通过离子-电子非平衡物理模型来降低惯性约束聚变中心热斑点火的聚变点火条件。在该物理模型中,强调离子比电子具备更高的温度,从而使得热斑的热核聚变反应增强,轫致辐射和电子热传导造成的能量漏失相对降低。通过对中心热斑的自加热分析和热斑燃烧动力学分析,发现相对于平衡聚变点火模型,非平衡模型可以显著扩大聚变点火区在热斑面密度和热斑温度空间的范围。同时采用LARED-S程序的数值模拟,研究了通过尖峰脉冲波形、二次冲击物理机制强化中心热斑聚变点火的非平衡性。

关键词：离子-电子非平衡点火条件降低二次冲击尖峰脉冲波形惯性约束聚变 LARED-S

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氢及其同位素宽区状态方程的核量子效应

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强激光与粒子束 2015年第3期27卷 61-68页

作者：王聪贺贤土张平北京应用物理与计算数学研究所北京100088 北京大学应用物理与技术研究中心北京100871

应用大规模第一性原理分子动力学数值模拟方法,系统研究了氢及其同位素在极端条件下的分子解离规律及状态方程,并给出了参数化的解函数拟合公式。结合分子、原子流体量子振动的一阶修正,揭示了氢及其同位素的核量子效应,解析获得了氢、... 详细信息

应用大规模第一性原理分子动力学数值模拟方法,系统研究了氢及其同位素在极端条件下的分子解离规律及状态方程,并给出了参数化的解函数拟合公式。结合分子、原子流体量子振动的一阶修正,揭示了氢及其同位素的核量子效应,解析获得了氢、氘分子在温稠密区域分子解离规律的差别。由第一性原理状态方程给出了雨贡纽曲线,与气炮、化学炸药、磁驱动、高能激光等实验数据相符合,并详细讨论了由核量子效应导致的氢、氘雨贡纽曲线的同位素效应。

关键词：第一性原理分子动力学氢及其同位素状态方程分子解离

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