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第十届全国青年计算物理学术会议

作者：许爱国张玉东甘延标陈锋林传栋赖惠林北京应用物理与计算数学研究所北京大学应用物理于技术研究中心北华航天工业学院山东交通学院航空学院中山大学中法核工程与技术学院福建师范大学数学与信息学院

在自然界与工程领域存在大量形式各异的非平衡复杂流动。传统流体动力学方法往往基于经验、唯像、线性本构,主要关注密度、动量和能量(分布函数的守恒矩)及其演化;而研究表明,流体系统内的小结构、快模式、强非平衡效应等往往挑战传统... 详细信息

在自然界与工程领域存在大量形式各异的非平衡复杂流动。传统流体动力学方法往往基于经验、唯像、线性本构,主要关注密度、动量和能量(分布函数的守恒矩)及其演化;而研究表明,流体系统内的小结构、快模式、强非平衡效应等往往挑战传统流体建模的物理合理性;流体界面的精细物理结构与具体非平衡行为特征处理的得当与否直接影响着密度、温度、流速、压强等宏观行为描述的准确程度。本报告从物理学角度思考各种不同尺度、不同粗粒化程度物

关键词：建模与模拟复杂流动 DBM

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欧拉框架下基于清晰界面的多介质计算方法

欧拉框架下基于清晰界面的多介质计算方法

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：李勇张又升王裴刘难生潘书诚北京应用物理与计算数学研究所中国科学技术大学工程科学学院近代力学系北京大学应用物理与技术研究中心西北工业大学航空学院流体力学系

极端条件下的多介质耦合问题广泛存在于航空航天、化工过程、武器设计等工程领域。这些问题通常伴随着多种介质间强烈的相互作用,具有动边界、大变形、强间断等特点,对其开展高置信度的数值模拟对我们研究和发现其中的机理具有重要的作... 详细信息

极端条件下的多介质耦合问题广泛存在于航空航天、化工过程、武器设计等工程领域。这些问题通常伴随着多种介质间强烈的相互作用,具有动边界、大变形、强间断等特点,对其开展高置信度的数值模拟对我们研究和发现其中的机理具有重要的作用。为了避免扩散界面方法中对混合区迭代求解状态方程导致的鲁棒性问题,我们采用欧拉框架下的守恒型清晰界面方法来求解不同介质之间的相互作用。在新方法中,无粘流体、牛顿流体、非牛顿流体、弹性和塑性固体等不同介质由同一套连续介质力学控制方程进行统一描述,不同介质的区别仅在于控制方程的源项和材料的状态方程。不同介质的界面由level set函数来追踪,界面穿过网格时会将全网格切割成不同形状的切割网格。我们通过在全网格上构造切割网格的有限体积格式来求解该连续介质力学模型,介质间的相互作用通过交换网格切割面上的动量、热脉冲、能量(包括做功和导热)通量来实现,不同材料的刚性源项则用算子分裂方法独立求解。通过对双流体耦合和流固耦合等问题进行数值测试,结果表明该方法可以准确复现多介质黎曼问题的理论解,并对冲击诱导的介质变形有良好的预测效果。

关键词：连续介质力学切割网格方法清晰界面流固耦合 GPR模型

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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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体布拉格光栅用于高功率宽谱组束的研究

体布拉格光栅用于高功率宽谱组束的研究

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中物院高能激光科学与技术重点实验室第三届学术交流会

作者：粱小宝景峰周泰斗王小军李超黄志华颜宏马毅赵磊王建军中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621999 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室四川绵阳621999 中国工程物理研究院应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621999

本文使用透射型体布拉格光栅组束两束宽谱光纤激光,实现了856W光谱组束输出.总的光谱组束效率73.7％,组束光束的光束质量为M2x=7.9,M2y=2.7.虽然体光栅的角色散严重拉伸衍射光束,但透射光束在高平均功率光谱组束中基本保持其光束特性.... 详细信息

本文使用透射型体布拉格光栅组束两束宽谱光纤激光,实现了856W光谱组束输出.总的光谱组束效率73.7％,组束光束的光束质量为M2x=7.9,M2y=2.7.虽然体光栅的角色散严重拉伸衍射光束,但透射光束在高平均功率光谱组束中基本保持其光束特性.由于当前宽谱光纤激光器的输出功率远大于窄线宽输出,使用宽谱光纤激光器作为透射光束有望实现更高的组束功率输出.

关键词：宽谱光纤激光宽谱组束体布拉格光栅透射光束

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极端高压下主冲击绝热线上体声速的连续测量

极端高压下主冲击绝热线上体声速的连续测量

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第二十届中国高压科学学术会议暨暨第二届中韩高压科学双边学术研讨会

作者：李牧张帅张红平张弓木王峰赵剑衡孙承纬 Raymond Jeanloz 中国工程物理研究院流体物理研究所绵阳 621900 地球与行星科学系伯克利加州大学CA 94720 地球与行星科学系伯克利加州大学CA 94720 中国工程物理研究院流体物理研究所绵阳 621900 北京应用物理和计算数学研究所北京 100094 中国工程物理研究院激光聚变中心绵阳 621900

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极端高压下主冲击绝热线上体声速的连续测量

极端高压下主冲击绝热线上体声速的连续测量

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第十五届全国物理力学学术会议

作者：李牧张帅张红平张弓木王峰赵剑衡孙承纬 Raymond Jeanloz 中国工程物理研究院流体物理研究所绵阳621900 地球与行星科学系伯克利加州大学CA 94720 地球与行星科学系伯克利加州大学CA 94720 中国工程物理研究院流体物理研究所绵阳621900 北京应用物理和计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院激光聚变中心绵阳621900

极端高压条件下的物态方程一直是我院重点关注的研究领域,为此我们发展了多种动高压和静高压技术以及相关的计算模型.实验中较为容易给出的压力比容关系只是状态方程研究的一个参考状态,要获得状态面上的更多数据则需要额外的数据.无论... 详细信息

极端高压条件下的物态方程一直是我院重点关注的研究领域,为此我们发展了多种动高压和静高压技术以及相关的计算模型.实验中较为容易给出的压力比容关系只是状态方程研究的一个参考状态,要获得状态面上的更多数据则需要额外的数据.无论是有限应变状态方程,还是格林内森状态方程,声速都是宽区物态方程的核心.精确测量高压下物质的声速可以用来推断行星等天体内部的结构和物质组成,同时极端高压下的声速也是材料科学、凝聚态物理、(稠密)等离子物理关注的重要内容,尤其是在TPa压力以上量子效应对原子结构起决定性作用时,声速测量结果可以校核分子动力学模型.作者提出了一种新的实验方法,首次直接测量了沿主冲击绝热线上体声速的连续变化,实验压力范围可达太帕量级,该方法有望成为超高压物理的一种标准测量方法,定量给出状态方程偏量,在行星物理、惯性约束聚变和高能量密度等研究方向上将产生显著的推动作用.本文利用衰减冲击波加载,同时引入与冲击波阵面相交的侧向稀疏波,连续测量了α-石英单晶主冲击绝热线上的体声速,压力范围从0.25到1.45TPa. 实际测量的声速结果在密度小于7g/cm3时小于之前模型的预测结果,但是与第一性原理分子动力学计算、经验宽区物态方程(WEOS)相一致.基于声速计算的Grüneisen系数从0.25TPa时的1.3减小为1.45TPa时的0.66.在压力0.25TPa至0.65TPa范围内,冲击后的石英被认为是一种分子态液体,化学键带来的结构比热使得总比热较高,测量获得的较低的体积模量和较高的Grüneisen系数意味着分子液态石英具有较高的热膨胀系数.根据测量的声速结果,分子键的完全离解出现在大约0.65至1.0TPa冲击压力范围,这也与其他方法的预测相一致.在更高的密度范围,声速测量结果与之前模型的预估非常接近,Grüneisen系数也趋近于理想气体值.

关键词：状态方程

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激光等离子体模拟研究日地磁场活动特征

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激光与光电子学进展 2013年第8期50卷 127-135页

作者：董全力王首钧袁大伟陆全明黄灿刘勋李玉同林晓宣魏会冈仲佳勇施建荣江少恩丁永坤蒋柏彬杜凯华能乔占峰黄奎喜陈明贺贤土郁明阳刘全生王水唐永健朱健强赵刚盛政明张杰鲁东大学物理与光电工程学院山东烟台264205 中国科学院物理研究所光物理重点实验室北京100190 中国科学技术大学中国科学院基础等离子体物理重点实验室安徽合肥230026 中国科学院国家天文台光学天文重点实验室北京100012 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 浙江大学物理系聚变科学理论与模拟研究所浙江杭州310027 鲁尔大学理论物理研究所德国波鸿D-44780 马里兰大学帕克分校物理系美国马里兰University Park 20742 中国科学院高功率激光物理重点实验室上海201800 上海交通大学物理系教育部激光等离子体物理研究重点实验室上海200240

激光等离子体磁重联实验再现了卫星观测到的日地磁场活动特征。一方面,实验再现了太阳冕区物质抛射及耀斑结构,包括明亮的尖屋顶状环、具有微细结构的磁化等离子体团以及二者之间因为磁场拉扯而产生的二阶电流片。另一方面,实验发现存... 详细信息

激光等离子体磁重联实验再现了卫星观测到的日地磁场活动特征。一方面,实验再现了太阳冕区物质抛射及耀斑结构,包括明亮的尖屋顶状环、具有微细结构的磁化等离子体团以及二者之间因为磁场拉扯而产生的二阶电流片。另一方面,实验发现存在三个电子扩散区(EDR),这与欧洲空间局Cluster卫星先后在2003年和2005年发现的分别处于地磁尾重联区中间部位及两侧分形线位置的两类EDR结构相似。所不同的是,在激光等离子体磁重联实验中,两类EDR在一次重联过程中产生,但中心EDR出现时间晚于两侧EDR,且其发展速度更快,喷流速度接近或者超过迎流Alfven速度。通过对太阳耀斑附近、地磁尾重联区以及激光等离子体自生磁场重联区位置等离子体的参数比较,显示三者在一定程度上具有Euler-Alfven相似性,这表明可以通过激光等离子体自生磁场的重联过程来研究其他两种等离子体中的磁重联现象。

关键词：实验室天体物理太阳冕区物质抛射太阳耀斑磁重联电子扩散区

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两相流系统的离散玻尔兹曼建模

两相流系统的离散玻尔兹曼建模

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中国交叉科学学会第15届学术年会

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国家级计算物理重点实验室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理论物理国家重点实验室(中国科学院理论物理研究所) 北华航天工业学院

本文借助离散玻尔兹曼方程构建液气二相流系统的非平衡相变模型。通过该模型,人们可以同时研究二相流系统的动力学非平衡与相变动理学过程中的热力学非平衡。讨论了测量系统热力学非平衡程度的方案以及研究结果对宏观流体建模的贡献。

关键词：多相流非平衡相变可压流体格子玻尔兹曼离散玻尔兹曼

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非等温相分离的热传导、黏性和Prandtl数效应:格子Boltzmann模拟与理论分析

非等温相分离的热传导、黏性和Prandtl数效应:格子Boltzmann模拟...

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中国核学会2015年学术年会

作者：甘延标许爱国张广财蔚喜军 FDS ear 北华航天工业学院北京应用物理与计算数学研究所国家级计算物理重点实验室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理论物理国家重点实验室(中国科学院理论物理研究所)

利用线性理论分析研究了非等温气液相分离的热传导、黏性和Prandtl数效应。发现热传导加速相分离过程,黏性抑制相分离速度。亚稳态相分离持续的时间t与热传导系数κ、黏性系数η满足如下关系t=a+b/κ,t=c+dη+（eη）,其中a-e均为拟合... 详细信息

利用线性理论分析研究了非等温气液相分离的热传导、黏性和Prandtl数效应。发现热传导加速相分离过程,黏性抑制相分离速度。亚稳态相分离持续的时间t与热传导系数κ、黏性系数η满足如下关系t=a+b/κ,t=c+dη+（eη）,其中a-e均为拟合参数。对于固定的Prandtl数Pr,当系统黏性η小于临界值η时,t与η呈现逆对数关系。当η>η时,对于Pr<1的情形,t随η减小而减小;当Pr>1时,t随η的增加而增加。上述结果同格子Boltzmann模拟结果符合得很好。

关键词：多相流格子Boltzmann 热传导黏性 Prandtl数

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两相流系统的离散玻尔兹曼建模

两相流系统的离散玻尔兹曼建模

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中国核学会2015年学术年会

作者：许爱国张广财甘延标蔚喜军北京应用物理与计算数学研究所国家级计算物理重点实验室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理论物理国家重点实验室(中国科学院理论物理研究所) 北华航天工业学院

关键词：多相流非平衡相变可压流体格子玻尔兹曼离散玻尔兹曼

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