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第十六届中国交叉科学会议

作者：许爱国张广财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 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 100088

自然界、国防与工业领域诸多问题的研究依托于复杂流体系统的建模与模拟。这类系统的物理建模、算法设计与特征分析均存在较强的挑战性。复杂的受力与弛豫导致丰富、复杂的流动与热动非平衡行为与效应。在爆燃、爆轰等复杂过程中,化学... 详细信息

自然界、国防与工业领域诸多问题的研究依托于复杂流体系统的建模与模拟。这类系统的物理建模、算法设计与特征分析均存在较强的挑战性。复杂的受力与弛豫导致丰富、复杂的流动与热动非平衡行为与效应。在爆燃、爆轰等复杂过程中,化学反应引起的放热、压缩甚至冲击等过程的介入进一步加剧了系统行为的复杂程度。随着对非平衡相变、冲击、爆燃、爆轰等复杂物理过程认知需求的提高和对系统主要特征、粗线条行为的逐渐了解和掌握,系统内的各种微介观结构与非平衡效应当前正在成为人们日益关注的热点。在Boltzmann 方程基础上经过两次重要的粗粒化物理建模得到的离散Boltzmann 方法(DiscreteBoltzmann Method,DBM)正在成为爆轰等非平衡复杂流动过程的一种全新的动理学描述、建模、模拟和分析方法。本报告综述我们课题组近年来在这一领域的主要进展。内容重点体现：(1)从数学建模角度,DBM 模型与传统流体模型的唯一差异就是使用离散Boltzmann 方程取代原来的Navier-Stokes 方程;但从物理建模角度,一个DBM 模型相当于一个传统流体模型外加一个关于热动非平衡效应的粗粒化模型。(2)通过DBM 提供的信息,可以建立“无组织动量流”、“无组织能量流”、化学反应速率与熵增率之间的关系式。(3)DBM 所提供的非平衡特征已经用于特征区域真实分布函数主要特征的恢复、复杂流体系统内各种界面的物理甄别与追踪、相变动理学研究中划分“亚稳相分解”和“相畴增长”两个阶段的物理判据、Rayleigh-Taylor 不稳定性研究中划分可压效应两个阶段的物理判据。(4)在爆轰波附近,黏性和热传导降低局域热动非平衡,但增强整体热动非平衡效应。

关键词：复杂流体非平衡动理学建模复杂物理场分析

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Pu3Ga的第一性原理研究及LDA+Gutzwiller方法概述

Pu3Ga的第一性原理研究及LDA+Gutzwiller方法概述

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第二届中国锕系物理与化学学术交流会

作者：李梦蕾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京8009信箱 100088

Pu单质的七种晶相中，面心立方结构的δ相由于其良好的延展性而最具有工业应用价值。少量的Ga掺杂能够使Pu金属处于稳定的δ相，在这种Pu-Ga合金中形成了Pu3Ga等一系列化合物。本报告将以Pu3Ga化合物为例，介绍在密度泛函理论框架及L(S)...

Pu单质的七种晶相中，面心立方结构的δ相由于其良好的延展性而最具有工业应用价值。少量的Ga掺杂能够使Pu金属处于稳定的δ相，在这种Pu-Ga合金中形成了Pu3Ga等一系列化合物。本报告将以Pu3Ga化合物为例，介绍在密度泛函理论框架及L(S)DA+U近似下，自旋轨道耦合效应对其晶体结构、电子结构和声子谱的影响。

关键词：

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神光Ⅱ装置上辐射驱动瑞利-泰勒不稳定性实验

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强激光与粒子束 2015年第3期27卷 141-150页

作者：缪文勇袁永腾丁永坤叶文华曹柱荣胡昕邓博吴俊峰张文海江少恩刘慎业杨家敏裴文兵贺贤土张维岩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京100094 中国工程物理研究院四川绵阳621900

在神光Ⅱ装置上开展了辐射驱动RT不稳定性的一系列实验,获得了不同初始扰动幅度、不同扰动波长、不同材料样品等条件下辐射烧蚀RT不稳定性增长的高时空分辨背光图像,特别是在大初始扰动幅度样品实验中获得了扰动增长的清晰图像,观察到... 详细信息

在神光Ⅱ装置上开展了辐射驱动RT不稳定性的一系列实验,获得了不同初始扰动幅度、不同扰动波长、不同材料样品等条件下辐射烧蚀RT不稳定性增长的高时空分辨背光图像,特别是在大初始扰动幅度样品实验中获得了扰动增长的清晰图像,观察到了扰动增长从线性区到非线性区的过渡过程,二次和三次谐波的产生和发展清楚可见。充实了数值模拟程序考核的实验数据库,对间接驱动ICF点火靶设计和研究具有重要作用。

关键词：惯性约束聚变激光间接驱动内爆 RT不稳定性辐射驱动

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激光驱动强流电子束产生和控制

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强激光与粒子束 2015年第3期27卷 1-15页

作者：蔡洪波周沧涛贾青吴思忠何民卿曹莉华陈默张华刘杰朱少平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中心高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871

在惯性约束聚变(ICF)电子束快点火物理方案中,需要超强拍瓦激光脉冲驱动MeV能量的强流电子束,并沉积数十kJ能量到压缩氘氚芯区。强流电子束的束流品质是影响点火成功的关键因素之一,为深入了解强流电子束产生物理过程,研制成了三维高性... 详细信息

在惯性约束聚变(ICF)电子束快点火物理方案中,需要超强拍瓦激光脉冲驱动MeV能量的强流电子束,并沉积数十kJ能量到压缩氘氚芯区。强流电子束的束流品质是影响点火成功的关键因素之一,为深入了解强流电子束产生物理过程,研制成了三维高性能、适应上万CPU核规模的并行粒子模拟程序,并开展了大规模数值模拟研究,探索了强流电子束的产生机制和输运规律。回顾了近几年来快点火研究团队围绕强流电子束产生和控制开展的研究,介绍了导致束流品质差的两大物理原因:预等离子体效应和束流不稳定性磁场的随机散射。针对这两个物理原因,提出了四种提高强流电子束品质的方法:(1)双层金锥靶减弱预等离子体的负面效应;(2)输运丝产生环向磁场准直强流电子束;(3)外加磁场导引强流电子束提高耦合效率;(4)抑制束流不稳定性以降低随机磁场对电子束流的散射。

关键词：惯性约束聚变快点火高品质强流电子束预等离子体束流不稳定性

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太赫兹波大气分层传输特性

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太赫兹科学与电子信息学报 2016年第1期14卷 1-6,17页

作者：房艳燕王玉文董志伟李瀚宇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研究生部四川绵阳621999 中国工程物理研究院微系统与太赫兹研究中心四川绵阳621999

基于修正的Van-Vleck Weisskopf(VVW)线型,辐射传输色散理论和水汽连续体吸收模型,结合HITRAN数据库,建立了太赫兹(THz)波大气传输衰减和色散模型,并与毫米波传播模型(MPM)的结果进行了对比分析。加入新的天顶分层方法,形成了对宽频THz... 详细信息

基于修正的Van-Vleck Weisskopf(VVW)线型,辐射传输色散理论和水汽连续体吸收模型,结合HITRAN数据库,建立了太赫兹(THz)波大气传输衰减和色散模型,并与毫米波传播模型(MPM)的结果进行了对比分析。加入新的天顶分层方法,形成了对宽频THz波在真实大气中纵向传输吸收衰减和色散的数值模拟能力。研究了不同传输距离下THz波大气分层传输衰减与色散特性、340 GHz和410 GHz窗口特性。研究结果表明:340 GHz和410 GHz大气窗口垂直传输10 km以上,衰减分别低于25 d B和45 d B,群速色散很低,相位变化在0.01个量级,信号传输失真度小。

关键词：太赫兹大气传输连续体吸收吸收衰减分层传输

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主动中子多重性法估算铀材料质量的不确定性（英文）

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原子核物理评论 2015年第3期32卷 323-329页

作者：朱剑钰徐雪峰蒋翊民谢文雄张松柏伍钧中国工程物理研究院战略研究中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

近年来,国际社会对核材料保护、控制和衡算日益加强。对不明材料损失量(MUF)的关注逐渐提升。铀材料质量不确定性测量在估算铀材料生产量中扮演重要角色。由于铀材料自发裂变相对较弱,主动中子多重性法被应用于估算铀材料质量。通过拟... 详细信息

近年来,国际社会对核材料保护、控制和衡算日益加强。对不明材料损失量(MUF)的关注逐渐提升。铀材料质量不确定性测量在估算铀材料生产量中扮演重要角色。由于铀材料自发裂变相对较弱,主动中子多重性法被应用于估算铀材料质量。通过拟合对不同系列铀金属壳的数值模拟结果,获得了描述铀材料质量与主动中子多重性特征之间的算法和参数。得到的关系表明,可以通过分析不同重数中子多重性探测结果获得铀部件的质量。对不同探测条件下的模拟结果的定量分析,确定了探测系统设置对铀质量估算的影响,以及认知不确定性和随机不确定在估算过程中传播对质量估算的影响。对不确定度的分析获得了本文模拟采用的探测系统的最佳源强和探测时间窗设置,在此设置下,质量估算的不确定性最小。

关键词：核材料衡算主动中子多重性法量化不确定性铀材料质量测量

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可压流体瑞利泰勒不稳定性离散Boltzmann建模

可压流体瑞利泰勒不稳定性离散Boltzmann建模

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第十六届中国交叉科学会议

作者：赖惠林许爱国张广财李德梅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 福建师范大学数学与计算机科学学院福州350007 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 福建师范大学数学与计算机科学学院福州350007

本文发展了用于研究可压流体瑞利泰勒(RT)不稳定性的含外力的离散Boltzmann模型(DBM),并对热Couette流问题进行数值模拟并与Riemann解析解进行比较,结果表明该模型可适用可压流体数值模拟.利用该模型对界面间断的可压流体RT不稳定性进... 详细信息

本文发展了用于研究可压流体瑞利泰勒(RT)不稳定性的含外力的离散Boltzmann模型(DBM),并对热Couette流问题进行数值模拟并与Riemann解析解进行比较,结果表明该模型可适用可压流体数值模拟.利用该模型对界面间断的可压流体RT不稳定性进行数值模拟,得到界面初始扰动发展成蘑菇状图形的基本过程.数值结果表明,DBM可用于可压流体RT不稳定性问题的数值研究.

关键词：可压缩流体瑞利泰勒不稳定性离散玻尔兹曼模型

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统一气体运动学方法对Rayleigh-Taylor不稳定性前期的二维数值模拟研究

统一气体运动学方法对Rayleigh-Taylor不稳定性前期的二维数值模...

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第九届全国流体力学学术会议

作者：于亚群田宝林刘娜中国工程物理研究院研究生院计算物理重点实验室北京应用物理与计算数学研究所高性能数值模拟软件中心

统一气体运动学方法(Unified gas kinetic scheme,UGKS)是一种可以用于模拟流场中同时存在连续流区域和稀薄流区域的流体流动情况的基于波耳兹曼(Boltzmann)方程的数值算法。UGKS方法介于基于宏观守恒律的方法和基于微观分子动力学的方... 详细信息

统一气体运动学方法(Unified gas kinetic scheme,UGKS)是一种可以用于模拟流场中同时存在连续流区域和稀薄流区域的流体流动情况的基于波耳兹曼(Boltzmann)方程的数值算法。UGKS方法介于基于宏观守恒律的方法和基于微观分子动力学的方法之间。UGKS方法的控制方程为将玻尔兹曼方程的碰撞项线性化的BGK(Bhatnagar-Gross-Krook)模型方程。不同于使用迎风等格式在网格界面处估值流通量,UGKS方法通过积分在一个时间步长内界面处的随时间发展的气体分布函数来得到网格界面处的流通量。本文采用UGKS方法对瑞利泰勒不稳定性(Rayleigh-Taylor Instability,RTI)前期进行二维数值模拟,用UGKS方法来捕捉RTI问题中流体界面处的流动结构,对比有限体积格式数值模拟结果,分析RTI不稳定性问题发生初期的混合区域结构的演化。

关键词： UGKS 玻尔兹曼方程瑞利泰勒不稳定性

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流体不稳定性系统的离散Boltzmann方法研究

流体不稳定性系统的离散Boltzmann方法研究

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中国物理学会2016年秋季会议

作者：陈锋许爱国张广财山东交通学院航空学院济南 250357 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

利用多松弛离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM)研究二维RT不稳定性问题,同时从宏观和非平衡两个角度探究粘性、热传导和Prandtl数的影响。宏观上,粘性和热传导均在再加速阶段展现出显著的抑制作用,这种抑制作用主要通过... 详细信息

利用多松弛离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM)研究二维RT不稳定性问题,同时从宏观和非平衡两个角度探究粘性、热传导和Prandtl数的影响。宏观上,粘性和热传导均在再加速阶段展现出显著的抑制作用,这种抑制作用主要通过抑制Kelvin-Helmholtz不稳定性的发展来实现。

关键词：离散Boltzmann方法不稳定性系统非平衡

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电子关联效应对Sr原子5s5p1,3P能级超精细常数的影响及重新评估87Sr原子核电四极矩

电子关联效应对Sr原子5s5p1,3P能级超精细常数的影响及重新评估87...

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第六届全国计算原子与分子物理学术会议

作者：卢本全张婷贤李冀光常宏北京应用物理与计算数学研究所中科院国家授时中心西北师范大学物理与电子工程学院

精确的Sr原子5s5p P态超精细常数对锶原子光晶格钟是必要的原子结构参数[1]。同时,结合精确测量的电四极超精细常数（B）和准确计算的电场梯度B/Q是一个有效获取原子核电四极矩Q的方法。在锶超冷原子平台中,我们可以准确测量B值并且结... 详细信息

精确的Sr原子5s5p P态超精细常数对锶原子光晶格钟是必要的原子结构参数[1]。同时,结合精确测量的电四极超精细常数（B）和准确计算的电场梯度B/Q是一个有效获取原子核电四极矩Q的方法。在锶超冷原子平台中,我们可以准确测量B值并且结合我们计算的电场梯度B/Q确定其原子核电四极矩。进一步,我们重新评估了Sr原子核几个同位素的电四极矩值[2]。在本文中,我们利用基于多组态Dirac-Hartree-Fock方法的GRASP2K[3]程序包计算了锶中性原子5s5p P态的超精细常数A和B值。计算过程中,我们考虑了不同的关联效应,特别是原子芯中

关键词：原子核电场梯度电四极矩电子关联效应

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