检索结果-内蒙古大学图书馆

计算物理 2024年

作者：宫翔飞郭少冬北京应用物理与计算数学研究所计算物理全国重点实验室

采用拉氏时间推进加重映到初始网格的方式，在结构化交错欧拉网格上实现了一种新型的两步欧拉法。拉氏时间推进采用预估-校正方法，混合网格的拉氏计算中引入了压力松弛模型。用MOF(Moment of Fluid)重构显式界面，将混合网格剖分为多... 详细信息

采用拉氏时间推进加重映到初始网格的方式，在结构化交错欧拉网格上实现了一种新型的两步欧拉法。拉氏时间推进采用预估-校正方法，混合网格的拉氏计算中引入了压力松弛模型。用MOF(Moment of Fluid)重构显式界面，将混合网格剖分为多个介质多面体，实现了精确的相交重映。考虑到已有拉氏网格与拉氏网格相交算法的低效性，实现了与两步欧拉法更适配的拉氏网格与欧拉网格相交算法。数值模拟结果表明，在欧拉框架下构造显式界面，能够提高欧拉方法对界面的分辨能力，本文构造显式界面进行相交重映的算法具有健壮且高效的特点，在大变形模拟中也可以保持较好的完整性。

关键词：两步欧拉法相交重映多介质交错网格

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应用特征驱动的并行数值代数解法器JPSOL

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计算物理 2024年第1期41卷 110-121页

作者：胡少亮徐小文安恒斌徐然范荣红中国工程物理研究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京100094

介绍JPSOL(J Parallel Solver Library for Numerical Algebra Problems)的软件架构、矩阵向量数据结构、三类算法库(线性、非线性和特征值)及领域专用解法器,然后通过基本迭代法的测试结果说明其高可扩展并行性,最后通过几类典型实际应... 详细信息

介绍JPSOL(J Parallel Solver Library for Numerical Algebra Problems)的软件架构、矩阵向量数据结构、三类算法库(线性、非线性和特征值)及领域专用解法器,然后通过基本迭代法的测试结果说明其高可扩展并行性,最后通过几类典型实际应用,展示应用效果和健壮性。

关键词：数值模拟并行计算解法器 Krylov子空间方法预条件算法

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马赫杆加载下无氧铜的动态破碎

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爆炸与冲击 2023年第11期43卷 65-72页

作者：叶川兵段志伟李绪海王曦潘昊俞宇颖胡建波中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理全国重点实验室四川绵阳621999 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

为了深入了解金属材料在复杂加载下的动态破碎行为,在有限元模拟的基础上,设计了两类马赫杆加载实验,用于研究无氧铜在复杂加载下的动态破碎行为。实验中,采用火炮加载马赫透镜和激光粒子速度干涉仪测量自由面速度,实现了峰值压力分别为... 详细信息

为了深入了解金属材料在复杂加载下的动态破碎行为,在有限元模拟的基础上,设计了两类马赫杆加载实验,用于研究无氧铜在复杂加载下的动态破碎行为。实验中,采用火炮加载马赫透镜和激光粒子速度干涉仪测量自由面速度,实现了峰值压力分别为95.75和32.38 GPa的动态加载。结果表明,实验中成功实现了稳定的马赫杆加载,并且观察到马赫杆加载下无氧铜的2种不同近表面破碎模式,即高压下产生微层裂、低压下产生三角波层裂,且层裂区呈凸形分布。

关键词：马赫杆微层裂无氧铜动态破碎

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二维片状相对论电子束到靶规律研究

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强激光与粒子束 2024年第4期36卷 227-232页

作者：高磊郝建红张芳赵强范杰清薛碧曦董志伟华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

相对论电子束在理想顺磁环境下能够以较高的注量率击中靶目标,但实际情况中由于受环境的影响,相对论电子束的传输方向可能会与地磁场呈小角度偏差,因此会受到地磁场的作用产生拉莫尔进动,影响电子束的到靶瞄准以及到靶注量。基于二维片... 详细信息

相对论电子束在理想顺磁环境下能够以较高的注量率击中靶目标,但实际情况中由于受环境的影响,相对论电子束的传输方向可能会与地磁场呈小角度偏差,因此会受到地磁场的作用产生拉莫尔进动,影响电子束的到靶瞄准以及到靶注量。基于二维片状相对论电子束,分别对相对论电子束顺磁和偏离磁场3°角两种传输情况进行仿真模拟,通过模拟束团的传输过程,分析研究了顺磁环境下不同传输距离束团到靶率的变化规律,以及偏离磁场3°角时传输过程中注量率的变化规律,为相对论电子束到靶率的预估和靶目标的瞄准提供数据参考。

关键词：相对论电子束到靶率注量率回转点拉莫尔进动

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提高多群截面蒙特卡洛计算效率的方法研究

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计算物理 2024年

作者：王旸李树北京应用物理与计算数学研究所中国工程物理研究院研究生院

确定论方法求解中子输运方程时，需要用精确的中子通量谱估算多群截面，该通量谱可通过蒙卡中子输运过程获知。已有的使用蒙卡方法计算多群截面与散射矩阵的程序MCNPNG（蒙特卡罗多群截面统计分析软件），在计算材料种类多、几何结构复... 详细信息

确定论方法求解中子输运方程时，需要用精确的中子通量谱估算多群截面，该通量谱可通过蒙卡中子输运过程获知。已有的使用蒙卡方法计算多群截面与散射矩阵的程序MCNPNG（蒙特卡罗多群截面统计分析软件），在计算材料种类多、几何结构复杂的模型时时间开销非常大，不利于工程应用。本文首先分析了其原因，并针对性地开展了优化，有效提升了计算效率；然后开展了多群截面与散射矩阵计算的并行方法研究，研制了相应的程序模块，显著降低了运行时间，且在调用数百CPU的情况下仍能保持85%以上的并行效率。最后，通过对OKTAVIAN基准题的计算分析，验证了多群截面与散射矩阵并行计算方法的正确性和高效性。

关键词：多群截面散射矩阵蒙特卡罗方法并行方法

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基本舰船结构的辐射屏蔽因子研究

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强激光与粒子束 2024年第12期36卷 121-128页

作者：张芳董志伟柴辰睿周海京安建祝赵强薛碧曦北京应用物理与计算数学研究所北京100094 华北电力大学电气与电子工程学院北京102206

核辐射环境中,舰船、坦克的辐射屏蔽特性关乎着核安全、防护、效应评估以及决策应对等实际应用问题。瞄准舰船的核辐射屏蔽性能开展研究。针对舰船材料及典型结构,采用中子-光子耦合输运方法,定量给出中子源、γ源同时辐照下的辐射屏蔽... 详细信息

核辐射环境中,舰船、坦克的辐射屏蔽特性关乎着核安全、防护、效应评估以及决策应对等实际应用问题。瞄准舰船的核辐射屏蔽性能开展研究。针对舰船材料及典型结构,采用中子-光子耦合输运方法,定量给出中子源、γ源同时辐照下的辐射屏蔽效能。通过借助大规模并行技术,实现了该深穿透屏蔽问题的高效模拟。该辐照屏蔽研究中考虑了入射中子和γ以及次级γ粒子的综合叠加效应。通过模拟中子和γ分别入射不同厚度、不同材料壳体后的注量、剂量、能谱演化,计算获得了屏蔽体的入射中子、入射γ射线、中子和次级γ及其综合屏蔽因子,给出腔内的屏蔽因子分布规律,材料包括Fe、Al、Pb、船体材料HSLA100钢等,辐射源包括单能中子、单能γ以及核泄漏中子谱和γ谱。研究成果将为船体、坦克等的辐射防护性能的深入分析奠定基础,为核辐射效应评估、应急处理等提供理论支撑。

关键词：中子伽马辐射屏蔽因子舰船材料腔体板材

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舰船舱室的早期伽马辐射屏蔽特性

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强激光与粒子束 2024年第4期36卷 207-214页

作者：柴辰睿郝建红张芳赵强范杰清董志伟薛碧曦华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

利用蒙特卡罗方法对早期核辐射场景下的舰船舱室屏蔽特性进行研究。使用早期伽马辐射作为辐射源,测定了舰船主体常用的HSLA-80、5456Al及FDCL-3B三种材料的质量衰减系数,并根据舰船的几何结构建立了模拟舱室模型,采用高斯展宽方法对探... 详细信息

利用蒙特卡罗方法对早期核辐射场景下的舰船舱室屏蔽特性进行研究。使用早期伽马辐射作为辐射源,测定了舰船主体常用的HSLA-80、5456Al及FDCL-3B三种材料的质量衰减系数,并根据舰船的几何结构建立了模拟舱室模型,采用高斯展宽方法对探测器的能谱拟合处理,得到了伽马辐射下舱室内部NaI探测器的吸收能谱,并与文献中的实验结果进行了对比,验证了计算模型和计算结果的可靠性。在此基础上,以伽马防护系数为评价指标,考虑放射性同位素(单能点源)和早期伽马辐射(具有能量分布的面源)两种场景,计算分析了模拟舱室伽马辐射屏蔽的空间分布特性,结果表明:模拟舱室对不同放射性同位素的防护系数是不同的,最多可相差6.74倍(Cd-109与Cs-137);舱室不同位置的防护系数不同。舱室前端的伽马辐射剂量较大,而角落的伽马辐射剂量较小,相差35%;防护系数与伽马辐照的入射角度有关。与正入射相比,模拟舱室对斜45°入射的伽马辐射防护系数更高,可提升43%。

关键词：质量衰减系数船舶舱室伽马辐射伽马防护系数

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光子吸收剂量的蒙特卡罗计算方法研究

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强激光与粒子束 2024年第10期36卷 150-157页

作者：谢蓉郝建红赵强张芳范杰清薛碧曦董志伟曹相春华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

为了能够通过选择合适的计算方法对不同辐射情况的光子剂量进行准确有效的计算和评估,对比研究了蒙特卡罗模拟软件中常用的四种光子剂量计算方法:剂量转换系数法、发热数法、径迹长度能量沉积法和脉冲高度计数法,从计算原理出发结合仿... 详细信息

为了能够通过选择合适的计算方法对不同辐射情况的光子剂量进行准确有效的计算和评估,对比研究了蒙特卡罗模拟软件中常用的四种光子剂量计算方法:剂量转换系数法、发热数法、径迹长度能量沉积法和脉冲高度计数法,从计算原理出发结合仿真结果分析比较了这四种方法。通过模拟不同能量的单能光子束入射不同体积大小的水球,分析了用比释动能近似吸收剂量导致的误差,并且模拟分析了不同含量的高原子序数元素钆对于吸收剂量计算结果差异的影响。由于转换系数是根据参考人模计算得到的,因此剂量转换系数法只能对吸收剂量进行快速的估计计算,很难在特定情况下得到精准剂量;当高能量光子入射小体积物质时,比释动能会大于吸收剂量,使用发热数法和径迹长度能量沉积法会产生误差,采用脉冲高度计数法更加合适;在低能量和大体积时可以根据计算精度和计算机资源选择任意方法;当组成物质的高原子序数元素含量增多时,径迹长度能量沉积法和脉冲高度计数法之间的计算误差会减少。

关键词：光子吸收剂量蒙特卡罗方法人体模型模拟计算

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大面积均匀轫致辐射场模拟及其源设计

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强激光与粒子束 2024年第12期36卷 143-149页

作者：丁柏文郝建红张芳赵强范杰清董志伟华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

基于蒙特卡罗方法建立了单环及双环平行电子束轰击钽靶模型,以此模拟环形二极管产生轫致辐射场的过程。模型选用电子束能量为1.5 MeV,钽金属靶厚度为200μm,并采用探测器计数方法对单环电子束在靶后10 cm产生的轫致辐射场剂量进行模拟... 详细信息

基于蒙特卡罗方法建立了单环及双环平行电子束轰击钽靶模型,以此模拟环形二极管产生轫致辐射场的过程。模型选用电子束能量为1.5 MeV,钽金属靶厚度为200μm,并采用探测器计数方法对单环电子束在靶后10 cm产生的轫致辐射场剂量进行模拟研究。对于单环二极管结构,环内径是影响靶后轫致辐射场均匀性的主要因素,内径越大,中心剂量均匀性越差。相比环内径,环宽则主要影响辐射场的剂量大小,对于均匀性的影响较小。当单环内径为19 cm、外径为20 cm时,能得到最大面积为2 290.221 cm^(2)的均匀辐射场。双环二极管结构对比单环结构能得到更大面积的均匀辐射场。但外环环径的变化会导致辐射场剂量分布出现多级峰值,同时对辐射场各个区域的均匀性造成影响。模拟结果表明,通过在上述单环结构外侧添加内径为43.5 cm、外径为44.167 cm的同心外环,可将满足均匀度要求的辐射场面积增大至7 238.229 cm^(2)。

关键词： X射线环形二极管轫致辐射蒙特卡罗方法均匀性

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基于邦纳多球谱仪探测的中子能谱解谱研究

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强激光与粒子束 2024年第12期36卷 115-120页

作者：张硕范杰清张芳赵强郝建红董志伟华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

在中子辐射领域,中子解谱问题备受关注。邦纳多球谱仪常用于中子能谱探测,最大熵法可针对多球谱仪探测数据进行中子解谱。基于此原理,建立包含邦纳多球谱仪的仿真模型,以蒙特卡罗方法的模拟结果作为先验谱,使用基于最大熵原理的最大熵... 详细信息

在中子辐射领域,中子解谱问题备受关注。邦纳多球谱仪常用于中子能谱探测,最大熵法可针对多球谱仪探测数据进行中子解谱。基于此原理,建立包含邦纳多球谱仪的仿真模型,以蒙特卡罗方法的模拟结果作为先验谱,使用基于最大熵原理的最大熵反卷积(MAXED)方法进行中子解谱,结果证明了方法的有效性和准确性。通过增加蒙特卡罗方法的随机粒子数,获得了精确度不同的多组先验谱,对于不同的先验谱,最终解谱结果均可获得统计学显著性,解谱结果有效。经过对比,先验谱越精准,最终解谱结果准确度越高,说明通过合适的降方差方法获得准确的蒙特卡罗计算结果至关重要,可为后续研究和实验提供参考。同步使用了基于迭代算法的GRAVEL方法进行中子解谱,两种解谱方法计算结果对比进一步证明了MAXED方法解谱的优越性能。

关键词：中子探测器中子解谱最大熵法先验谱

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