检索结果-内蒙古大学图书馆

计算物理 2021年第1期38卷 25-34页

作者：胡军刘全倪国喜北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

在数据驱动的建模中,通过测量或模拟得到时空数据,我们发现基于拉普拉斯先验的贝叶斯稀疏识别方法能有效地恢复时变偏微分方程的稀疏系数。本文将贝叶斯稀疏识别方法运用于各种时变偏微分方程模型(KdV方程、Burgers方程、Kuramoto-Sivas... 详细信息

在数据驱动的建模中,通过测量或模拟得到时空数据,我们发现基于拉普拉斯先验的贝叶斯稀疏识别方法能有效地恢复时变偏微分方程的稀疏系数。本文将贝叶斯稀疏识别方法运用于各种时变偏微分方程模型(KdV方程、Burgers方程、Kuramoto-Sivashinsky方程、反应-扩散方程、非线性薛定谔方程和纳维-斯托克斯方程)的方程系数恢复,将贝叶斯稀疏恢复结果与PDE-FIND稀疏恢复算法进行比较,证实贝叶斯稀疏识别方法对偏微分方程具有非常强的稀疏恢复能力。同时,研究中发现贝叶斯稀疏方法对噪声更敏感,可以识别更多的附加项。此外,贝叶斯方法可以直接得到稀疏恢复解的误差方差,由此可以直接判定稀疏恢复的效果和可靠性。

关键词：贝叶斯方法稀疏识别偏微分方程纳维-斯托克斯方程

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扭曲网格上带有非光滑系数扩散方程的加权DG方法

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中国科学：数学 2022年第7期52卷 809-822页

作者：张荣培蔚喜军李明军广东工业大学应用数学学院广州510006 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088 湘潭大学数学与计算科学学院湘潭411105

具有各向异性和间断扩散系数的椭圆型方程在辐射流体力学和油藏模拟等许多物理应用中发挥着重要作用.辐射扩散问题的计算通常基于流体的网格.在流体计算中,网格会随着流体的流动发生扭曲变形.间断Galerkin(discontinuous Galerkin,DG)... 详细信息

具有各向异性和间断扩散系数的椭圆型方程在辐射流体力学和油藏模拟等许多物理应用中发挥着重要作用.辐射扩散问题的计算通常基于流体的网格.在流体计算中,网格会随着流体的流动发生扭曲变形.间断Galerkin(discontinuous Galerkin,DG)方法是计算数学中一类重要方法,适用于间断系数和非规则网格等复杂情形.本文在对称内惩罚方法的基础上发展加权DG方法求解扭曲网格上的椭圆方程.在理论分析中,首先给出DG方法中双线性形式的强制性和连续性的证明,然后基于强制性和连续性给出能量范数的误差分析,最后采用对偶论证技巧给出L^(2)范数下的误差估计.数值实验在随机网格、正弦曲线型网格、Shestakov型网格和Z字型扭曲网格上进行,数值结果验证了加权DG方法对具有间断和各向异性扩散系数的椭圆问题的有效性.

关键词：间断Galerkin方法扭曲网格椭圆方程各向异性

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并行预处理有限元方法及其在系统级封装结构电磁模拟中的应用

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电子学报 2021年第1期49卷 58-63页

作者：王卫杰胡少亮郑宇腾赵振国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一室北京100088

针对系统级封装结构的电磁兼容、信号完整性分析等应用,由于结构的复杂、多尺度和多材料的特性,其大规模电磁问题模拟一直难以实现.本文中,主要展示了基于并行支撑框架JAUMIN研发的高性能电磁计算程序JEMS-CDS及其在系统级封装结构电磁... 详细信息

针对系统级封装结构的电磁兼容、信号完整性分析等应用,由于结构的复杂、多尺度和多材料的特性,其大规模电磁问题模拟一直难以实现.本文中,主要展示了基于并行支撑框架JAUMIN研发的高性能电磁计算程序JEMS-CDS及其在系统级封装结构电磁仿真中采用的高效算法.针对系统级封装结构电磁仿真,我们构建了两种预处理技术:区域分解方法与正定矩阵预处理方法.数值模拟结果显示JEMS-CDS程序在百CPU核并行规模上能够实现了近亿未知量的快速迭代求解.针对某天线阵列和射频系统级封装结构,利用JEMS-CDS程序在国产并行机上完成了电磁场并行数值模拟,获得了电磁场的高分辨率结果,支持了电磁兼容性分析、信号完整性分析等应用.

关键词：有限元方法预处理并行计算系统级封装信号串扰

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库仑碰撞截面在等离子体粒子模拟中的应用

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强激光与粒子束 2021年第3期33卷 84-92页

作者：宋萌萌周前红孙强杨薇董烨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院北京100088

在等离子体粒子模拟中,TA模型和NanBu模型被广泛用于处理库仑碰撞,这两种模型要求每个时间步长内全部粒子参与计算。为了降低参与碰撞的粒子数,提高库仑碰撞的计算效率,提出了一种基于截面的库仑碰撞模拟方法,并给出了库仑碰撞概率的计... 详细信息

在等离子体粒子模拟中,TA模型和NanBu模型被广泛用于处理库仑碰撞,这两种模型要求每个时间步长内全部粒子参与计算。为了降低参与碰撞的粒子数,提高库仑碰撞的计算效率,提出了一种基于截面的库仑碰撞模拟方法,并给出了库仑碰撞概率的计算公式。采用该方法对不同温度不同密度电子气的弛豫过程进行模拟,分别对比了电子速度分布函数、电子温度以及电子x、y方向上的温度与电子温度之比的模拟值与理论值,验证了该方法的准确性。在相同的小时间步长上,该方法相比TA模型计算效率提升可达40%以上。对于较大的时间步长,该方法仍能得到与理论解近似的模拟结果,相比Nanbu模型,在相同的精度下可取更大的时间步长,计算效率也有所提升。研究表明,该方法同样适用于电子-离子碰撞。因此在提高库仑碰撞计算效率上,该方法具有碰撞粒子数少以及适用于大时间步长的优势。

关键词：粒子模拟库仑碰撞截面蒙特卡罗方法 TA模型 Nanbu模型等离子体

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颗粒密度与半径影响下的多相RMI混合区域宽度极限理论模型及其规律探究

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第10期54卷 56-67页

作者：司英明孟宝清王春田保林陈潜中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京101408 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

颗粒参数对多相Richtmyer-Meshkov不稳定性(RMI)混合区宽度演化具有显著影响,但影响规律尚待探究.本文基于界面运动方程,综合颗粒体积分数、半径和气体黏度参数影响,提出无量纲数Sd,表征曳力对流体速度弛豫过程的影响.基于小扰动理论建... 详细信息

颗粒参数对多相Richtmyer-Meshkov不稳定性(RMI)混合区宽度演化具有显著影响,但影响规律尚待探究.本文基于界面运动方程,综合颗粒体积分数、半径和气体黏度参数影响,提出无量纲数Sd,表征曳力对流体速度弛豫过程的影响.基于小扰动理论建立了极限颗粒参数下混合区宽度的增长模型,分析表明颗粒密度与半径组合决定混合区宽度增长形态,在颗粒密度较大时呈指数增长,在半径较大或二者都较大时呈线性增长.进一步分析揭示了颗粒参数变化对混合区域宽度的影响规律,发现增大颗粒半径会促进混合区域宽度增长.数值模拟结果验证了理论模型及Sd数有效性,结果表明经典的Stokes数(St)在预测混合区宽度增长时存在失效情况,St数和Sd数的组合是多相RMI演化的主控无量纲数.

关键词：多相Richtmyer-Meshkov不稳定性颗粒参数混合区域宽度理论模型影响规律

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拉格朗日方法中减小非物理熵增的方法

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计算物理 2022年第2期39卷 179-190页

作者：王丽吉郭虹平沈智军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研究生院北京100088 包头师范学院内蒙古包头014030

为了减少Godunov方法在计算等熵流动问题时的非物理现象,研究单元中心型拉格朗日方法的离散熵增问题。通过对传统数值方法进行压力修正,提出一种基于完全离散熵不等式的通量修正方法。数值实验表明:改进后的通量算法在计算包含膨胀波的... 详细信息

为了减少Godunov方法在计算等熵流动问题时的非物理现象,研究单元中心型拉格朗日方法的离散熵增问题。通过对传统数值方法进行压力修正,提出一种基于完全离散熵不等式的通量修正方法。数值实验表明:改进后的通量算法在计算包含膨胀波的问题时能够有效地减少原拉格朗日方法的非物理误差。

关键词： Godunov方法黎曼求解器稀疏波熵

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拉伸加载下PBX炸药力学性能的分子动力学模拟

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高压物理学报 2022年第4期36卷 125-132页

作者：高飞艳刘睿陈鹏万龙瑶陈军北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 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北京100871

采用分子动力学方法研究了拉伸加载下HMX基PBX界面力学行为的应变率依赖性。模拟结果显示,PBX的拉伸强度和弹性模量随着应变率的增加而增大。HMX-F2311的断裂方式与应变率相关:初始应变主要集中于黏结剂F2311,在低应变率下形成了一条大... 详细信息

采用分子动力学方法研究了拉伸加载下HMX基PBX界面力学行为的应变率依赖性。模拟结果显示,PBX的拉伸强度和弹性模量随着应变率的增加而增大。HMX-F2311的断裂方式与应变率相关:初始应变主要集中于黏结剂F2311,在低应变率下形成了一条大致垂直于加载方向的主裂纹;随着拉伸应变率的增加,破坏路径将分布在整个模型上;PBX的断裂失效是由于黏结剂F2311的脱粘。在单轴拉伸加载过程中,HMX-F2311的势能随拉伸应变率的增加而迅速增大,尤其在高应变率拉伸加载下,范德华力相互作用对势能的演变起到了决定性作用。分子动力学模拟揭示了应变率对HMX-F2311界面微观结构、力学行为和断裂损伤机制的影响,对PBX的设计、制备和安全使用具有重要意义。

关键词：聚合物黏结炸药单轴拉伸力学行为断裂机理分子动力学

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紧凑型反应堆中的单粒子动力学

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计算物理 2022年第3期39卷 253-260页

作者：于承新舒小芳刘杰北京应用物理与计算数学研究所北京100088 北京量子信息科学研究院北京100193 中国工程物理研究院研究生院北京100096

针对紧凑型聚变反应堆独特的磁势阱结构,使用蒙特卡罗方法研究单个高能带电粒子的约束动力学行为。考虑到磁场位型的局域平坦性,在足够小的计算区域或足够短的时间内,带电粒子基本上在一个常数磁场中的运动。基于此,给出精确保证能量守... 详细信息

针对紧凑型聚变反应堆独特的磁势阱结构,使用蒙特卡罗方法研究单个高能带电粒子的约束动力学行为。考虑到磁场位型的局域平坦性,在足够小的计算区域或足够短的时间内,带电粒子基本上在一个常数磁场中的运动。基于此,给出精确保证能量守恒的粒子运动方程逐点解析解,该计算方案具有长时间追踪的能力。模拟结果表明:对于初始位置和速度方向随机分布的具有1千电子伏能量的高能氘粒子,大约有7%的概率能够约束至10 ms量级。由于粒子运动方程的求解过程不依赖于具体的磁场位型,所以它可以方便地应用到具有任意位型的磁约束装置中。

关键词：紧凑型聚变反应装置单粒子运动磁势阱

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基于THz-QCL自混合干涉的运动传感

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太赫兹科学与电子信息学报 2022年第10期20卷 985-990页

作者：蔡家轩楚卫东北京应用物理与计算数学研究所北京100088

基于自混合干涉效应的太赫兹量子级联激光器(THz-QCL)相干测量系统是一种极其灵敏的传感系统。相比于传统的激光测速技术,自混合干涉具有光路自准直、无需额外光电探测器和混频器等优势,使系统的结构更加紧凑;而且,使用太赫兹波进行相... 详细信息

基于自混合干涉效应的太赫兹量子级联激光器(THz-QCL)相干测量系统是一种极其灵敏的传感系统。相比于传统的激光测速技术,自混合干涉具有光路自准直、无需额外光电探测器和混频器等优势,使系统的结构更加紧凑;而且,使用太赫兹波进行相干测量,有望提升测速上限。本文采用THz-QCL的自混合干涉技术,研究了系统对于两独立运动目标物的非线性动力学响应特性,给出了自混合信号的多普勒频谱,并通过频谱分析,获得了两目标物的运动速率及方向。研究结果证实了利用THz-QCL自混合干涉系统对目标物进行运动传感的可行性,为高速运动的多目标物测速提供了新的技术手段。

关键词：量子级联激光器自混合干涉太赫兹激光多普勒测速

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核爆多物理场对近地小行星的偏转效应分析

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空间碎片研究 2022年第4期22卷 18-26页

作者：成立夏银李璐璐李百文胡晓棉北京应用物理与计算数学研究所北京100094

本文针对对峙爆炸防御技术,研究了核爆中子、γ光子、X光多物理场对1km直径硅岩质小行星的偏转效应。数值模拟过程中,中子、γ光子、X光采用高空核爆的出壳能谱,这能够比较真实地反映太空核爆情形。研究结果表明,由于中子和γ光子的自... 详细信息

本文针对对峙爆炸防御技术,研究了核爆中子、γ光子、X光多物理场对1km直径硅岩质小行星的偏转效应。数值模拟过程中,中子、γ光子、X光采用高空核爆的出壳能谱,这能够比较真实地反映太空核爆情形。研究结果表明,由于中子和γ光子的自由程相对较长,其在小行星表面的能量沉积效率更高,使小行星向外抛射物质的深度更大;由于X光的自由程相对较短,其在小行星表面的能量沉积深度较浅,尽管X光使小行星向外抛射物质的速度远大于中子和γ光子的作用,但由于向外抛射的物质质量较小,因此X光对小行星偏转效应的贡献相对较小。

关键词：核爆防御多物理场近地小行星

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