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2016第八届全国计算物理会议

作者：陈艺冰刘娜徐喜华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

本文提出了一类适用于任意非结构多面体网格的二阶局部保界全局重映算法。该算法分为网格内物理量的多项式重构、搜索"贡献"网格、凸多面体求交、物理量的局部保界修正四个部分。采用最小二乘法的思想构造了网格内物理量的梯... 详细信息

本文提出了一类适用于任意非结构多面体网格的二阶局部保界全局重映算法。该算法分为网格内物理量的多项式重构、搜索"贡献"网格、凸多面体求交、物理量的局部保界修正四个部分。采用最小二乘法的思想构造了网格内物理量的梯度,基于八叉树原理快速搜索"贡献"网格,利用凸包算法计算任意相交多面体的重叠区域,最后使用局部保界方法对越界单元进行修补。多项数值实验表明此算法具有高精度、局部保界、高效率的特点。

关键词：非结构多面体

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快点火中相对论电子束能量沉积的动理学研究

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强激光与粒子束 2015年第3期27卷 77-86页

作者：吴思忠张华周沧涛吴俊峰蔡洪波曹莉华何民卿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中心北京100871

针对相对论快电子束在高密度压缩芯区等离子体中的能量沉积过程开展物理建模、程序研制和数值模拟研究。从等离子体粒子碰撞的基本物理出发,综合考虑了高能电子与背景等离子体之间的短程两体碰撞过程和长程集体效应,建立了相对论Fokker-... 详细信息

针对相对论快电子束在高密度压缩芯区等离子体中的能量沉积过程开展物理建模、程序研制和数值模拟研究。从等离子体粒子碰撞的基本物理出发,综合考虑了高能电子与背景等离子体之间的短程两体碰撞过程和长程集体效应,建立了相对论Fokker-Planck动理学模型,通过采用球谐展开的方法,推导得到了适于数值求解的方程形式并根据方程特点开展相应的数值算法研究及程序研制并完成了物理考核,对快点火能量沉积的典型物理算例进行了模拟研究,并针对即将在神光Ⅱ升级装置上开展的快点火物理实验进行了初步的物理分析。

关键词：快点火相对论电子束能量沉积动理学

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用浮阻力模型研究Richtmyer-Meshkov不稳定性诱导混合

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爆炸与冲击 2015年第3期35卷 423-427页

作者：杨玟王丽丽周海兵张树道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

采用浮阻力模型对激波管低压缩和激光加载高压缩情况下的Richtmyer-Meshkov不稳定性诱导混合现象进行了研究。通过与实验和理论分析结果进行比较发现：为了达到好的吻合,Richtmyer-Meshkov不稳定性情况下阻力系数的取值范围（2.0~5.36）... 详细信息

采用浮阻力模型对激波管低压缩和激光加载高压缩情况下的Richtmyer-Meshkov不稳定性诱导混合现象进行了研究。通过与实验和理论分析结果进行比较发现：为了达到好的吻合,Richtmyer-Meshkov不稳定性情况下阻力系数的取值范围（2.0~5.36）比Rayleigh-Taylor不稳定性情况下的值（3.3~4.0）宽得多;而在Richtmyer-Meshkov不稳定性情况下,高压缩时阻力系数的不确定度（约为3.36）明显高于低压缩时的值（约为1.46）,模型的进一步完善还有待于更精确实验的验证。研究显示：指数律经验公式中指数随工况的不同而显著变化,目前工程设计中采用指数律经验公式是粗糙的。

关键词：流体力学 Richtmyer-Meshkov不稳定性浮阻力模型扰动界面压缩比

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反应堆蒙特卡罗临界模拟中均匀裂变源算法的改进

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物理学报 2015年第5期64卷 116-121页

作者：上官丹骅李刚邓力张宝印李瑞付元光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京100083

在反应堆pin-by-pin精细建模及蒙特卡罗模拟计算研究中,由于不同栅元的功率密度差异较大,导致蒙特卡罗方法临界计算的样本在不同栅元之间的分配不均衡,由此引起栅元内的各种计数的统计误差差异较大.为使大部分栅元内计数的统计误差降至... 详细信息

在反应堆pin-by-pin精细建模及蒙特卡罗模拟计算研究中,由于不同栅元的功率密度差异较大,导致蒙特卡罗方法临界计算的样本在不同栅元之间的分配不均衡,由此引起栅元内的各种计数的统计误差差异较大.为使大部分栅元内计数的统计误差降至一个合理的水平,单纯增加总样本已不是一个高效的解决方法.通过在特定临界计算迭代算法的基础上改进并实现均匀裂变源算法的思想,对大亚湾压水堆pin-by-pin模型取得了具有较高效率的数值结果.本工作为具有自主知识产权的蒙特卡罗粒子输运模拟软件JMCT最终达到反应堆pin-by-pin模型(包括一系列国际基准模型)的模拟性能要求提供了一个有效的工具.

关键词：反应堆pin—by—pin模拟均匀裂变源算法蒙特卡罗方法

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相分离过程的离散Boltzmann方法研究进展

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力学与实践 2016年第4期38卷 361-374页

作者：许爱国张广财甘延标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 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 100871 北华航天工业学院，河北廊坊 065000

概述相分离过程的离散Boltzmann方法研究进展.这部分研究内容,根据系统的成分,可分为单介质的两相分离和多介质的相分离;根据物理建模,可分为基于传统流体模型的LBM(lattice Boltzmann method)数值模拟和相分离系统的动理学建模与模拟;... 详细信息

概述相分离过程的离散Boltzmann方法研究进展.这部分研究内容,根据系统的成分,可分为单介质的两相分离和多介质的相分离;根据物理建模,可分为基于传统流体模型的LBM(lattice Boltzmann method)数值模拟和相分离系统的动理学建模与模拟;根据研究的侧重点,可分为方法(模型)研究和相分离过程研究.离散Boltzmann模拟所提供的非平衡行为特征为区分相分离的两个不同阶段提供了一个简洁、有效的物理判据,可用于不同类型界面的甄别与追踪技术设计.

关键词：相分离离散Boltzmann方法非平衡效应相畴增长

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利用注入孔辐射流角分布研究黑腔辐射源特性

利用注入孔辐射流角分布研究黑腔辐射源特性

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第六届全国高能量密度物理会议

作者：杨冬张桦森中国工程物理研究院激光聚变研究中心北京应用物理与计算数学研究所

激光间接驱动聚变中，辐射场对称性是实现高质量内爆的关键。然而，由于黑腔内部不同区域辐射场本身差异很大，因此实现较好的辐射场对称性是非常有挑战的。本工作通过实验和模拟分析了注入孔不同角度的辐射流，研究了真空和充气黑腔内... 详细信息

激光间接驱动聚变中，辐射场对称性是实现高质量内爆的关键。然而，由于黑腔内部不同区域辐射场本身差异很大，因此实现较好的辐射场对称性是非常有挑战的。本工作通过实验和模拟分析了注入孔不同角度的辐射流，研究了真空和充气黑腔内部的辐射场特性。研究发现黑腔内部不同区域的辐射特性差异是导致注入孔不同角度辐射差异的主要因素。模拟显示电子热传导限流因子对该辐射场差异有比较敏感的影响。通过实验与理论的对比，还发现模拟程序中可能高估了黑腔填充等离子体在腔轴附近的碰撞发光。另外，通过分析注入孔不同角度辐射的分布特性，还可以估计黑腔中光斑的轴向位置。

关键词：黑腔辐射场

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神光Ⅲ装置上的双壳层靶设计和实验

神光Ⅲ装置上的双壳层靶设计和实验

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第六届全国高能量密度物理会议

作者：戴振生李纪伟郑无敌晏骥裴文兵朱少平北京应用物理与计算数学研究所中国工程物理研究院激光聚变研究中心

使用间接驱动双壳层靶体点火是另外一种在实验室装置(如国家点火装置)下实现聚变点火的途径.和传统的中心热斑点火相比,双壳层靶点火可以在室温下进行,且不需要精确的冲击波匹配和辐射对称性控制.可重复的类点火内爆实验已经在Omega激... 详细信息

使用间接驱动双壳层靶体点火是另外一种在实验室装置(如国家点火装置)下实现聚变点火的途径.和传统的中心热斑点火相比,双壳层靶点火可以在室温下进行,且不需要精确的冲击波匹配和辐射对称性控制.可重复的类点火内爆实验已经在Omega激光装置上验证.我们在神光Ⅲ装置上采用96 kJ/2 ns激光脉冲开展了双壳层靶内爆实验.靶丸由DT内芯和内壳层(4μm SiO2+4 μm Al+30 μm CH),127 μm CH泡沫,以及外壳层(约105 μm CH)组成.靶丸感受到的辐射温度约250 eV,获得了清晰的X光背光流线图像.最高的DD中子产额打到0.9×1010,对应的一维模拟YOC约20％.

关键词：神光Ⅲ 双壳层靶体点火

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混合驱动超声速电子传播阶段的激光印记匀滑研究

混合驱动超声速电子传播阶段的激光印记匀滑研究

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第六届全国高能量密度物理会议

作者：毕碧李纪伟中国工程物理研究院激光聚变研究中心北京应用物理与计算数学研究所

在惯性约束聚变，特别是混合驱动中，为保证高度压缩靶丸和聚心冲击波形成点火热斑，在激光能量沉积处要求高程度的均匀性.然而激光束数量有限，激光焦斑强度分布不均，这些早期扰动随着Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性指数放大，影响后期... 详细信息

在惯性约束聚变，特别是混合驱动中，为保证高度压缩靶丸和聚心冲击波形成点火热斑，在激光能量沉积处要求高程度的均匀性.然而激光束数量有限，激光焦斑强度分布不均，这些早期扰动随着Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性指数放大，影响后期压缩均匀性，被称为激光印记(laser imprint)问题.这些激光印记可以被激光沉积区和烧蚀区之间的热传导匀滑.但在激光和靶相互作用早期，等离子体冕区厚度不足以匀滑激光印记到可接受程度.在靶外覆盖一层临界密度泡沫可以认为控制厚度和密度.我们对混合驱动尺度下临界密度泡沫中的匀滑效应开展了模拟，认为在1015 W/cm2条件下，激光沉积在临界面附近，电子热波超声速传播，相对于亚声速传播得更深，热传导区距离更长，匀滑效果更好.针对以上模拟，我们在神光激光装置上开展了混合驱动电子烧蚀热匀滑探索实验.使用四束激光聚焦叠加照射平面泡沫靶，分别从侧蔓和背面成功获得了热波的波阵面图像和激光印记的时间分辨图像.通过对热波初始速度的分析可知，激光强度越高，热波初始速度越高，在目前激光条件下，热波可以超声速传播约100 μm.超声速阶段的匀滑速率更高，主要对激光印记中高频信号进行了匀滑.

关键词：混合驱动临界密度泡沫激光印记热匀滑超声速传播

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基于X光谱诊断的温稠密物质特性实验物理进展

基于X光谱诊断的温稠密物质特性实验物理进展

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第十九届全国原子与分子物理学术会议

作者：杨家敏赵阳张继彦胡智民熊刚张志宇颜君曾蛟龙侯勇戴佳钰赵增秀袁建民中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳北京应用物理与计算数学研究所北京中国人民解放军国防科学技术大学长沙中国人民解放军国防科学技术大学长沙中国工程物理研究院研究生部北京

温稠密物质是温度大致处于0.1eV至100eV、密度大于十分之一固体密度的强关联、部分简并极端条件的物质形态，其广泛存在于聚变过程、天体与地核系统，其辐射、力学及输运特性是认识系统演化过程的重要基础，而目前仍缺乏对温稠密物性的... 详细信息

温稠密物质是温度大致处于0.1eV至100eV、密度大于十分之一固体密度的强关联、部分简并极端条件的物质形态，其广泛存在于聚变过程、天体与地核系统，其辐射、力学及输运特性是认识系统演化过程的重要基础，而目前仍缺乏对温稠密物性的理论可靠描述和精密的实验数据.

关键词：温稠密物质近边X光吸收光谱 X光汤姆逊散射

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神光Ⅱ升级装置锥壳靶间接驱动快点火集成实验

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强激光与粒子束 2015年第11期27卷 1-3页

作者：谷渝秋张锋单连强毕碧陈家斌魏来李晋宋仔峰刘中杰杨祖华于明海崔波张镱刘红杰刘东晓王为武戴增海杨轶蒙杨雷张发强吴小军杜凯周维民曹磊峰张保汉吴俊峰任国利蔡洪波吴思忠曹莉华张华周沧涛贺贤土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

在神光Ⅱ升级装置上完成了国际上首次间接驱动快点火集成实验。实验采用双台阶脉冲整形激光注入黑腔产生X射线准等熵压缩锥壳靶,实现了高密度压缩,然后采用皮秒超短脉冲激光注入加热燃料。实验中观测到中子产额由皮秒激光注入前的5×... 详细信息

在神光Ⅱ升级装置上完成了国际上首次间接驱动快点火集成实验。实验采用双台阶脉冲整形激光注入黑腔产生X射线准等熵压缩锥壳靶,实现了高密度压缩,然后采用皮秒超短脉冲激光注入加热燃料。实验中观测到中子产额由皮秒激光注入前的5×103增加到2.2×105,中子产额增益达到44倍,实验证实了皮秒激光具有明显燃料加热效果。该实验为进一步开展快点火热斑形成效率和相关物理研究奠定了基础。

关键词：激光聚变快点火集成实验中子产额

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