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第十三届全国物理力学学术会议

作者：许爱国张广财北京应用物理与计算数学研究所北京大学应用物理与技术研究中心

非平衡与多相复杂流体系统形式多样,广泛存在于自然界和工程物理等领域。这类系统的物理建模、算法设计与信息提取均存在较强的挑战性!复杂的受力与弛豫导致丰富、复杂的动力学、热力学非平衡行为与效应。在燃烧、爆燃与爆轰等系统中,... 详细信息

非平衡与多相复杂流体系统形式多样,广泛存在于自然界和工程物理等领域。这类系统的物理建模、算法设计与信息提取均存在较强的挑战性!复杂的受力与弛豫导致丰富、复杂的动力学、热力学非平衡行为与效应。在燃烧、爆燃与爆轰等系统中,化学反应引起的放热、压缩甚至冲击等过程的介入使得系统行为的复杂程度进一步剧增。随着对系统粗线条、主要特征的逐渐掌握,随着对冲击、燃烧、爆轰等复杂物理过程模拟精度要求的提高,系统内的各种微介观结构与非平衡效应正成为人们关注的热点。离散Boltzmann方法(DBM,Discrete Boltzmann Method)或现代版的Lattice Boltzmann动理学方法(LBKM,Lattice Boltzmann Kinetic Method)继承了Boltzmann方程描述的跨尺度特性;同时,它不介入分子运动细节,但又与分子动力学描述类似,可以直接从微介观角度考虑动力学和热力学过程的耦合,是用来研究这些微介观结构和非平衡效应的有效工具之一。本报告从物理学视角评述离散Boltzmann方法,给出单松弛因子和多松弛因子DBM构建的统一理论,介绍其在非平衡与多相复杂流体系统研究方面的应用。报告内容重点体现:(1)除了可以在连续极限下恢复Navier-Stokes等宏观流体力学方程外,DBM或现代版的LBKM已经发展成为一种全新的、复杂系统非平衡行为的描述方法和模拟手段。通过DBM结果我们可以同时研究系统的动力学和热力学非平衡;在非平衡行为较为显著的区域可以获得比Navier-Stokes流体模型更加合理的结果,可以获得真实分布函数中与我们关心的宏观行为关系最密切的那部分特征和性质。这是DBM对非平衡统计物理学基本描述方法的贡献。(2)可以通过宏观量研究系统的非平衡行为,可以提供系统偏离热力学平衡引发的可观测宏观效应是DBM建模优越于宏观连续介质建模的地方。(3)除了可以从更基本的层面理解相应物理系统的特征、机制和规律外,这类研究结果可以为现有程序或软件中宏观模型的改进(例如修正项的构造)提供物理参考。

关键词：复杂系统多相流动力学非平衡热力学非平衡物理建模复杂物理场分析

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Ne+分立能区散射矩阵的相对论本征通道R矩阵精确计算

Ne+分立能区散射矩阵的相对论本征通道R矩阵精确计算

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第十八届全国原子与分子物理学术会议

作者：金锐韩晓英高翔曾德灵李家明清华大学物理系原子分子纳米科学中心北京 100084 北京计算科学研究中心北京 100084 北京应用物理与计算数学研究所北京 100094 北京计算科学研究中心北京 100084 上海交通大学教育部激光等离子体重点实验室物理与天文系上海 200240 清华大学物理系原子分子纳米科学中心北京 100084 上海交通大学教育部激光等离子体重点实验室物理与天文系上海 200240 量子物质科学协同创新中心北京 100084

氖(Ne)是宇宙中丰度第10的元素,其能级结构与动力学过程对于天文与天体物理及其重要.在先进光源(Advanced Light Source)上测量了光子能量40到71eV的Ne+光电离谱,Dalgano等用传统的R矩阵计算了该能区光电离谱[1].然而实验与计算之间有偏...

氖(Ne)是宇宙中丰度第10的元素,其能级结构与动力学过程对于天文与天体物理及其重要.在先进光源(Advanced Light Source)上测量了光子能量40到71eV的Ne+光电离谱,Dalgano等用传统的R矩阵计算了该能区光电离谱[1].然而实验与计算之间有偏差,表明计算并未收敛.传统的R矩阵计算非一致收敛,很难给出具体共振的标识;当完备基以及靶态收敛不够时,我们无法判断何种关联考虑不够,也无法判断计算精度.

关键词：

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三角波加载下金属铝动态破坏现象的微观模拟

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物理学报 2013年第7期62卷 339-346页

作者：邵建立王裴何安民秦承森辛建婷谷渝秋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实验室北京100094 中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900

采用嵌入原子势模型和分子动力学方法,模拟研究了三角波加载下金属铝动态破坏的微观过程和动力学性质.根据原子中心对称参数变化给出了样品微结构演化过程,解读了熔化前后破坏过程的形态差异;基于Virial定理统计了样品中压力和温度等力... 详细信息

采用嵌入原子势模型和分子动力学方法,模拟研究了三角波加载下金属铝动态破坏的微观过程和动力学性质.根据原子中心对称参数变化给出了样品微结构演化过程,解读了熔化前后破坏过程的形态差异;基于Virial定理统计了样品中压力和温度等力学量波形,分析了熔化前后材料的强度变化.通过不同碰撞速度的模拟,讨论了破碎区内物质形态和密度分布的变化,给出了材料破坏深度的变化规律.研究还发现,熔化后材料的动态拉伸强度已显著降低,而此时由声学近似推算的材料拉伸强度已明显高于内部应力直接计算结果.

关键词：破坏分子动力学冲击

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核禁试中放射性核素监测技术

核禁试中放射性核素监测技术

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中国核学会2013年学术年会

作者：徐雪峰刘恭梁中国工程物理研究院战略研究中心北京应用物理与计算数学研究所

全面核禁试条约(CTBT)于1996年9月10日在联合国大会获得通过,现已构建了健全的核查机制,放射性核素监测是获取违约事件确凿证据的主要手段,是国际监测系统中的重要组成部分,也是现场视察中的重要内容。惰性放射性气体氙是重要的监测核... 详细信息

全面核禁试条约(CTBT)于1996年9月10日在联合国大会获得通过,现已构建了健全的核查机制,放射性核素监测是获取违约事件确凿证据的主要手段,是国际监测系统中的重要组成部分,也是现场视察中的重要内容。惰性放射性气体氙是重要的监测核素之一,其监测的有效性涉及因素较多。首先,泄漏放射性核素的源项不同(如地下核试验、反应堆、同位素生产厂等)会导致泄漏的放射性核素种类与比例不同,由于这些核素的半衰期以及形成气溶胶颗粒大小的不同,会对扩散结果有直接的影响;其次,影响核素在大气中传输的参数有很多,如风场、风速以及干沉降等;最后,不同的取样时间、取样地点与高度产生的结果可能完全不同。这些因素导致对探测系统的取样、识别技术的要求都很高。本篇文章从核爆炸与放射性核素监测、氙的监测技术、通过放射性氙等核素区分核爆与其他核活动、大气输运模型(ATM)程序等方面详细介绍了放射性核素监测的各个环节的关键技术性问题。

关键词：放射性核素大气输运惰性气体氙

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人工规范场中冷原子气体的薛定谔方程的格点规范差分算法

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山西大学学报(自然科学版) 2014年第1期37卷 77-81页

作者：叶冲张华中国工程物理研究院研究生部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

对于空间不均匀的人工规范场,由于位置和动量耦合在一起,冷原子物理中常用的时间分裂谱方法将不再适用。为了计算空间不均匀的人工规范场中的冷原子动力学行为,这里给出人工规范场中冷原子气体的薛定谔方程的差分算法,在我们的算法中人... 详细信息

对于空间不均匀的人工规范场,由于位置和动量耦合在一起,冷原子物理中常用的时间分裂谱方法将不再适用。为了计算空间不均匀的人工规范场中的冷原子动力学行为,这里给出人工规范场中冷原子气体的薛定谔方程的差分算法,在我们的算法中人工规范场使得动能项的差分出现和人工规范场的联结函数,在文中分别就阿贝场和非阿贝场用待定系数法和格点规范理论给出了处在人工规范场中的冷原子气体的薛定谔方程的格点规范差分格式。我们先以最简单的U(1)的虚拟阿贝规范场为例,用两种方法分别给出相同的差分形式。对于更为复杂的SU(N),我们以SU(2)为例用两种方法给出了差分形式。然后用所得到的差分格式计算了冷原子物理中一个很典型的现象自旋霍尔效应。

关键词：冷原子人工规范场差分算法

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冲击波测量技术诊断黑腔辐射温度和M带份额

冲击波测量技术诊断黑腔辐射温度和M带份额

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第五届全国高能量密度物理会议

作者：霍文义蓝可李永升杨冬李三伟李欣吴畅书任国利赵益清邹士阳郑无敌古培俊王敏易荣清蒋小华宋天明李志超郭亮刘永刚詹夏宇王峰彭晓世章欢杨家敏刘慎业江少恩丁永坤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

2010年,我们提出了一种用冲击波测量技术诊断黑腔辐射温度和M带份额的方法[1].这种诊断方法首次在SGⅢ原型黑腔实验中得到了应用.在SGⅢ原型黑腔实验中,我们利用冲击波测量技术成功得到了黑腔中的辐射温度和M带份额.实验中采用铝和钛两...

2010年,我们提出了一种用冲击波测量技术诊断黑腔辐射温度和M带份额的方法[1].这种诊断方法首次在SGⅢ原型黑腔实验中得到了应用.在SGⅢ原型黑腔实验中,我们利用冲击波测量技术成功得到了黑腔中的辐射温度和M带份额.实验中采用铝和钛两种材料同时作为冲击波样品,利用两台可见光条纹相机分别测量两种样品中的冲击波速度.

关键词：

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快电子束在稠密等离子体中传输、能量沉积和加热的物理建模

快电子束在稠密等离子体中传输、能量沉积和加热的物理建模

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第五届全国高能量密度物理会议

作者：曹莉华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

快电子束在稠密等离子体中的输运问题是高能量密度物理、惯性约束聚变物理、材料物理、天体物理、加速器物理、紧凑粒子源和辐射源、高亮度太赫兹辐射源等应用领域的基础和关键问题之一.快电子在稠密等离子体中传输的主要物理过程有:(1...

快电子束在稠密等离子体中的输运问题是高能量密度物理、惯性约束聚变物理、材料物理、天体物理、加速器物理、紧凑粒子源和辐射源、高亮度太赫兹辐射源等应用领域的基础和关键问题之一.快电子在稠密等离子体中传输的主要物理过程有:(1)等离子体回流:快电子流在高密度等离子体中传输将引起大量冷电子回流,它将降低总电流,克服阿尔芬电流极限,等离子体形成的欧姆加热也将影响电子束的能量输运过程.

关键词：

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直线网格B样条混合滤波GPU光线投射

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计算机辅助设计与图形学学报 2013年第1期25卷 110-119页

作者：袁斌北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100088

为了快速、高质量地绘制直线网格,提出B样条混合滤波方法,实现加速网格,并将其应用到直线网格GPU光线投射.证明了三次B样条基函数导数的符号性质,进而证明用快速三次滤波方法(S&H方法)计算非均匀B样条函数的导数会出现误差.据此,在... 详细信息

为了快速、高质量地绘制直线网格,提出B样条混合滤波方法,实现加速网格,并将其应用到直线网格GPU光线投射.证明了三次B样条基函数导数的符号性质,进而证明用快速三次滤波方法(S&H方法)计算非均匀B样条函数的导数会出现误差.据此,在光线积分计算中,如果条件允许,采用S&H方法;否则采用基于B样条基本公式的滤波方法.另外,证明三次B样条函数导数的范围,以实现梯度量调制和加速网格;在光线积分计算中,利用梯度量调制表现物质的分界面;利用加速网格,跳过无效积分步,加快绘制速度.实验结果表明,采用混合滤波的直线网格GPU光线投射方法能消除S&H方法导致的走样现象;与基于B样条基本公式的绘制方法相比,该方法更快;如果模拟或测量的物体本身是光滑的,该方法能快速反映其真实特征.

关键词： GPU 光线投射 B样条走样直线网格

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非弹性碰撞对部分离化等离子体中阻止本领的影响

非弹性碰撞对部分离化等离子体中阻止本领的影响

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第五届全国计算原子与分子物理学术会议

作者：何斌王建国北京应用物理与计算数学研究所高能量密度物理物性数据研究中心

采用平面波波恩近似,Mcguire[1]40年前首先研究了在等离子体中的阻止本领,在他的模型中假定所有束缚电子都处在基态.最近基于平均原子模型[2],我们提出了一个模型[3]来处理这问题.在我们的模型中,等离子体中的束缚电子可以处于激发态,...

采用平面波波恩近似,Mcguire[1]40年前首先研究了在等离子体中的阻止本领,在他的模型中假定所有束缚电子都处在基态.最近基于平均原子模型[2],我们提出了一个模型[3]来处理这问题.在我们的模型中,等离子体中的束缚电子可以处于激发态,由此碰撞激发、电离及其逆过程均对阻止本领有贡献.在目前的工作中我们采用这模型研究氘粒子在密度为0.02g/cm和温度在10eV附近的铝等离子体中的非弹性碰撞过程对阻止本领的影响,并与阿尔法粒子在高温金等离子体的结果进行了比对.我们发现对中低能入射粒子的碰撞激发

关键词：

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非平衡与多相复杂系统的离散Boltzmann建模与模拟

非平衡与多相复杂系统的离散Boltzmann建模与模拟

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第十三次全国物理力学大会

作者：许爱国张广财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

非平衡与多相复杂流体系统形式多样,广泛存在于自然界和工程物理等领域.这类系统的物理建模、算法设计与信息提取均存在较强的挑战性!复杂的受力与弛豫导致丰富、复杂的动力学、热力学非平衡行为与效应.在燃烧、爆燃与爆轰等系统中,化... 详细信息

非平衡与多相复杂流体系统形式多样,广泛存在于自然界和工程物理等领域.这类系统的物理建模、算法设计与信息提取均存在较强的挑战性!复杂的受力与弛豫导致丰富、复杂的动力学、热力学非平衡行为与效应.在燃烧、爆燃与爆轰等系统中,化学反应引起的放热、压缩甚至冲击等过程的介入使得系统行为的复杂程度进一步剧增.随着对系统粗线条、主要特征的逐渐掌握,随着对冲击、燃烧、爆轰等复杂物理过程模拟精度要求的提高,系统内的各种微介观结构与非平衡效应正成为人们关注的热点.离散Boltzmann方法(DBM,Discrete Boltzmann Method)或现代版的Lattice Boltzmann动理学方法(LBKM,Lattice Boltzmann Kinetic Method)继承了Boltzmann方程描述的跨尺度特性;同时,它不介入分子运动细节,但又与分子动力学描述类似,可以直接从微介观角度考虑动力学和热力学过程的耦合,是用来研究这些微介观结构和非平衡效应的有效工具之一.本报告从物理学视角评述离散Boltzmann方法,给出单松弛因子和多松弛因子DBM构建的统一理论,介绍其在非平衡与多相复杂流体系统研究方面的应用.

关键词：复杂系统多相流动力学非平衡热力学非平衡物理建模复杂物理场分析

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