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氮气分子X^(1)∑_(g)^(+),a′^(1)∑_(u)^(-),a^(1)Π_(g)和b^(1)Π_(u)电子态的不透明度

物理学报 2022年第14期71卷 73-81页

作者：陈晨赵国鹏祁月盈吴勇王建国复旦大学现代物理研究所上海200433 嘉兴学院数据科学学院嘉兴314001 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 北京大学工学院应用物理与技术研究中心北京100871

采用考虑Davidson修正的多参考组态相互作用(MRCI+Q)方法,计算了氮气分子X^(1)∑_(g)^(+),a′^(1)∑_(u)^(-),a^(1)Π_(g)和b^(1)Π_(u)电子态的势能曲线、偶极跃迁矩阵元、光谱常数和振动能级,计算结果与其他实验和理论数据符合较好.... 详细信息

采用考虑Davidson修正的多参考组态相互作用(MRCI+Q)方法,计算了氮气分子X^(1)∑_(g)^(+),a′^(1)∑_(u)^(-),a^(1)Π_(g)和b^(1)Π_(u)电子态的势能曲线、偶极跃迁矩阵元、光谱常数和振动能级,计算结果与其他实验和理论数据符合较好.基于分子结构数据,研究了氮气分子在100 atm(1 atm=1.01×10^(5)Pa)压强下,295-20000K温度范围内的不透明度.结果表明,在波长分布范围内,不透明度随着温度的升高而变大;当温度小于5000 K时,不透明度主要分布在紫外区域,当温度大于10000 K时,激发态的贡献使得不透明度在红外区域也开始有明显的布居.本文探明了温度效应对氮气分子不透明度的影响,可以为天体物理和核武器领域提供理论和数据支持.

关键词：氮气分子光谱常数不透明度

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(1+1)型长距离侧面泵浦光纤实现17.4 kW激光输出

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强激光与粒子束 2022年第5期34卷 92-94页

作者：高聪刘念李峰云刘玙代江云沈昌乐贺红磊吕嘉坤李芳张立华李雨薇姜蕾郭超陶汝茂柯伟伟张昊宇王建军林宏奂景峰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

长距离侧面泵浦激光光纤在泵浦光注入、热管理、非线性抑制等方面具有天然优势,是实现高功率激光输出的有效途径。研制了(1+1)型长距离侧面泵浦激光光纤,采用1018 nm同带泵浦反向注入方式实现了17.4 kW激光输出,斜率效率为82.1%,3 dB线... 详细信息

长距离侧面泵浦激光光纤在泵浦光注入、热管理、非线性抑制等方面具有天然优势,是实现高功率激光输出的有效途径。研制了(1+1)型长距离侧面泵浦激光光纤,采用1018 nm同带泵浦反向注入方式实现了17.4 kW激光输出,斜率效率为82.1%,3 dB线宽为1.3 nm,拉曼抑制比为37.8 dB。研究结果展示了长距离侧面泵浦光纤作为数十千瓦光纤激光放大器增益介质的巨大应用潜力。

关键词：光纤激光器光纤放大器同带泵浦侧面泵浦激光光纤

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超热相干汤姆逊散射实验研究取得进展

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强激光与粒子束 2022年第6期34卷 19-21页

作者：龚韬陈朝鑫李志超郝亮赵航蒋小华潘凯强李琦李三伟杨冬王峰杨家敏赵宗清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原型装置上,利用8束三倍频(351.0 nm)激光注入充气黑腔产生大尺度高温等离子体并激发高水平受激布里渊散射(SBS)过程。利用1束四倍频(263.3 nm)探针束和1套广角汤姆逊散射诊断系统,获得了三倍频激光SBS过程驱动的离子声波的超... 详细信息

在神光Ⅲ原型装置上,利用8束三倍频(351.0 nm)激光注入充气黑腔产生大尺度高温等离子体并激发高水平受激布里渊散射(SBS)过程。利用1束四倍频(263.3 nm)探针束和1套广角汤姆逊散射诊断系统,获得了三倍频激光SBS过程驱动的离子声波的超热相干汤姆逊散射(STS)光谱。通过对STS光谱和背向SBS光谱进行联合分析,揭示了SBS的时空演化过程。

关键词：汤姆逊散射超热相干受激布里渊散射惯性约束聚变

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半导体器件数值模拟中电子连续性方程的求解算法

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计算物理 2023年第5期40卷 570-582页

作者：胡毅安恒斌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 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

针对电子连续性方程的离散代数方程组,对离散线性系统的矩阵进行分析,得到矩阵的三类特点;针对大规模电子连续性方程的离散方程组,采用预处理Krylov子空间方法进行求解,并比较和分析几类预处理方法的效果。结果表明:代数多重网格(AMG)... 详细信息

针对电子连续性方程的离散代数方程组,对离散线性系统的矩阵进行分析,得到矩阵的三类特点;针对大规模电子连续性方程的离散方程组,采用预处理Krylov子空间方法进行求解,并比较和分析几类预处理方法的效果。结果表明:代数多重网格(AMG)预处理Krylov子空间方法在求解离散电子连续性方程方面非常有效。开展AMG预处理Krylov子空间方法求解离散电子连续性方程的大规模并行可扩展性测试,比较和分析了AMG方法中三类关键算法参数的选取。

关键词：电子连续性方程迭代方法代数多重网格预处理 Krylov方法

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稀疏线性解法器特征修正并行预条件算法框架

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计算物理 2023年

作者：徐小文莫则尧胡少亮安恒斌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计算物理重点实验室

针对实际应用中稀疏线性解法器计算复杂度偏离线性扩展的瓶颈问题，本文提出了特征修正预条件算法统一框架，通过凝练物理特征中影响算法效率的代数特征，结合多层次特征分析，构造特征修正组件。通过几类典型特征修正预条件算法及应用... 详细信息

针对实际应用中稀疏线性解法器计算复杂度偏离线性扩展的瓶颈问题，本文提出了特征修正预条件算法统一框架，通过凝练物理特征中影响算法效率的代数特征，结合多层次特征分析，构造特征修正组件。通过几类典型特征修正预条件算法及应用成效，展示了该框架的有效性。

关键词：稀疏线性代数方程组特征修正迭代方法预条件算法并行算法

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在质子照相中利用Abel逆变换反演等离子体自生磁场结构

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物理学报 2022年第24期71卷 312-318页

作者：邓娈杜报蔡洪波康洞国朱少平中国科学技术大学核科学技术学院合肥230026 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北京100871

质子照相是观测等离子体中自生磁场的常用实验诊断技术,对质子照相实验结果的有效解读依赖于反演方法的可靠性和可用性.传统质子照相反演方法往往只能提供自生磁场的一维或二维结构.本研究发现,在对具有柱对称结构的磁场进行侧向质子照... 详细信息

质子照相是观测等离子体中自生磁场的常用实验诊断技术,对质子照相实验结果的有效解读依赖于反演方法的可靠性和可用性.传统质子照相反演方法往往只能提供自生磁场的一维或二维结构.本研究发现,在对具有柱对称结构的磁场进行侧向质子照相时,偏转速度与磁场之间满足Abel变换关系,这使得从质子照相结果中反演重建出磁场的三维结构成为可能.通过数值模拟验证了该方法的可行性,并基于该反演方法,重新分析了Li等(2016 ***.713081)有关等离子体喷流自生磁场的质子照相实验结果,给出的最大磁场强度约为传统反演结果的1.9倍.本研究有助于对激光聚变和实验室天体物理相关的自生电磁场形成及其时空演化行为的认识更加清晰.

关键词：质子照相反演磁场诊断 Abel逆变换

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一类非线性Schr?dinger-KdV微扰系统的初值问题

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物理学报 2023年第10期 8-14页

作者：裴一潼王锦坤郭柏灵刘伍明南京航空航天大学数学学院中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心北京应用物理与计算数学研究所

Korteweg-de Vries(KdV)方程是一种数学模型,用于描述色散介质中长波的传播.而非线性薛定谔(NLS)方程模拟了由短色散波组成的窄带宽波包的动态,它是描述许多物理系统的有用模型,包括玻色-爱因斯坦凝聚、光纤和水波等.将KdV和NLS方程耦... 详细信息

Korteweg-de Vries(KdV)方程是一种数学模型,用于描述色散介质中长波的传播.而非线性薛定谔(NLS)方程模拟了由短色散波组成的窄带宽波包的动态,它是描述许多物理系统的有用模型,包括玻色-爱因斯坦凝聚、光纤和水波等.将KdV和NLS方程耦合起来的系统可以模拟长波和短波的相互作用.这个系统在物理和数学上很有吸引力,它结合了两个模型的优点.KdV方程描述的长波可以影响NLS方程描述的短波的行为,而短波反过来也可以影响长波的行为.这样一个耦合系统在过去的几十年中得到了广泛的研究,并为许多物理系统带来了重要的影响.本文在Bernard等工作(Bernard D,Nghiem V N,Benjamin L S2016 ***.A:***.49 415501)的基础上考虑了KdV非线性Schr?dinger微扰系统柯西问题局部解的存在性,并给出了解的存在空间.

关键词：非线性Schr?dinger-KdV系统柯西问题局部解

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颅脑爆炸伤数值模拟研究进展:建模、力学机制及防护

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爆炸与冲击 2023年第6期43卷 1-36页

作者：康越马天黄献聪庄茁柳占立曾繁黄超军事科学院系统工程研究院北京100010 清华大学航天航空学院北京100084 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京100088

爆炸致创伤性脑损伤是现代战争和爆炸事故中最常见的伤亡之一。近年来由爆炸波引起的轻度原发性颅脑冲击伤在士兵伤患中占大多数,引起了研究人员重视。由于伦理和技术方面的限制,人体爆炸实验难以开展,数值模拟已经成为研究颅脑爆炸伤... 详细信息

爆炸致创伤性脑损伤是现代战争和爆炸事故中最常见的伤亡之一。近年来由爆炸波引起的轻度原发性颅脑冲击伤在士兵伤患中占大多数,引起了研究人员重视。由于伦理和技术方面的限制,人体爆炸实验难以开展,数值模拟已经成为研究颅脑爆炸伤的重要手段之一。合理的物理建模结合可靠的模型和参数,能够定量给出爆炸冲击波作用下人体头部和大脑的生物力学响应,揭示大脑损伤的力学机制,这些对于认识颅脑爆炸伤的生物力学特性以及单兵防护装备的设计和优化都具有重要的意义。本文旨在为研究人员提供有关原发性颅脑爆炸伤数值模拟方面研究现状的背景信息,以及在计算建模、力学机制和防护3个方面的进展。重点针对大脑的多尺度性质及颅脑爆炸伤的生物力学建模,介绍了脑组织的线弹性、超弹性和黏超弹性本构模型,人头有限元模型在大脑结构、网格尺寸等方面的发展和演化,以及颅脑爆炸伤的宏观、介观和多尺度建模和数值模拟方法。针对颅脑爆炸伤的波传播直接作用、脑血管系统的影响,以及全身响应的连续过程,分析和讨论了数值模拟得到的力学机制证据。介绍了颅脑爆炸伤防护策略的数值模拟研究进展,如提高头部封闭性的重要性、新结构和新材料的应用。最后,对当前颅脑爆炸伤的数值模拟研究和应用进行了总结,并确定了未来需要发展和改进的地方。

关键词：创伤性脑损伤冲击波建模致伤机制防护

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PBX9502冲击Hugoniot曲线的参数标定和不确定度量化

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弹道学报 2024年第1期36卷 104-110页

作者：梁霄张培红王瑞利陈江涛山东科技大学数学与系统科学学院山东青岛266590 中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

冲击Hugoniot试验不可避免地受到不确定因素的扰动,冲击Hugoniot关系的参数标定和不确定度量化对理解爆轰多物理过程的动力行为极为关键。首先,收集Los Alamos实验室的粒子速度-冲击波速度试验数据,通过不确定度传递律计算冲击波速度的... 详细信息

冲击Hugoniot试验不可避免地受到不确定因素的扰动,冲击Hugoniot关系的参数标定和不确定度量化对理解爆轰多物理过程的动力行为极为关键。首先,收集Los Alamos实验室的粒子速度-冲击波速度试验数据,通过不确定度传递律计算冲击波速度的标准不确定度,结果表明不能仅仅依靠绝对偏差的大小来判断异常值。采用基于绝对偏差距离的自适应聚类异常值检测法,剔除试验数据中的异常干扰点。其次,针对清洗后的试验数据,利用最小二乘回归方法拟合粒子速度-冲击波速度的冲击Hugoniot关系,并利用统计理论推导出Hugoniot参数的不确定度。进而,使用国内试验装置和试验数据,通过建立合适的误差公式,将Hugoniot曲线的预测值与试验值做比对,预测结果与试验结果吻合良好。结果还表明:清洗后的Hugoniot关系能更准确地预测PBX9502的冲击动力行为,确认标定参数的有效性。最后,将Chapman-Jouguet理论结合合理的假设和近似,给出了基于Hugoniot关系爆压的计算公式,给出了爆压的不确定度量化。研究结果能为发展强预测能力、高可信度软件提供保证。

关键词：异常值检测冲击Hugoniot关系自适应聚类不确定度量化参数标定 Chapman-Jouguet理论

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弱导电薄层介质材料电磁耦合等效计算方法研究

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强激光与粒子束 2024年第4期36卷 187-194页

作者：鲍献丰李瀚宇周海京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京100088 中国工程物理研究院复杂电磁环境科学与技术重点实验室四川绵阳621900

面向核电磁脉冲等强电磁环境下复合材料壳体平台的电磁环境效应分析需求,根据Maxwell-Ampere定理的积分形式,分析得到了时域有限差分方法在处理弱导电薄层介质材料参数时的等效计算方法,即当介质等效波长远大于模型厚度时,可将薄层模型... 详细信息

面向核电磁脉冲等强电磁环境下复合材料壳体平台的电磁环境效应分析需求,根据Maxwell-Ampere定理的积分形式,分析得到了时域有限差分方法在处理弱导电薄层介质材料参数时的等效计算方法,即当介质等效波长远大于模型厚度时,可将薄层模型适当增厚,同时等比例减小其电导率,参数等效前后模型的电磁耦合特性基本相同。该方法通过等效增厚薄层材料从而实现增大空间离散步长,减少网格量的目的,不需要改变传统时域有限差分方法的时间步进格式,不会破坏计算的稳定性。无限大有耗介质薄板、薄层球体、含薄层壳体无人机电磁耦合等算例表明,在包含毫米级厚度弱导电介质薄层壳体平台的核电磁脉冲耦合模拟中,该方法具有较好的适用性。

关键词：弱导电介质薄层材料时域有限差分方法电磁耦合等效计算

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