检索结果-内蒙古大学图书馆

计算物理 2020年第2期37卷 140-152页

作者：刘妍茅德康北京应用物理与计算数学研究所北京100094 上海大学数学系上海200444

基于可压缩多介质流动问题,分析AC(acoustic),MFCAV(multi fluid channel on averaged volume)和HLLC等近似Riemann解算器的优缺点,通过加权组合的方式设计一种自适应近似Riemann解算器ADRS(adaptive Riemann solver),详细介绍加权组合的自适应选取原则.将ADRS写成AC解算器的修正形式应用于健壮性好的相容中心型拉氏方法.给出Taylor Green vortex稳态流问题的误差分析等数值算例.

关键词：中心型拉氏方法交错型拉氏方法近似Riemann解算器

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基于广义交替数值通量的局部间断Galerkin方法求解二维波动方程

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物理学报 2020年第2期69卷 54-60页

作者：张荣培王迪蔚喜军温学兵沈阳师范大学数学与系统科学学院沈阳110034 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

波的传播往往在复杂的地质结构中进行,如何有效地求解非均匀介质中的波动方程一直是研究的热点.本文将局部间断Galekin(local discontinuous Galerkin, LDG)方法引入到数值求解波动方程中.首先引入辅助变量,将二阶波动方程写成一阶偏微... 详细信息

波的传播往往在复杂的地质结构中进行,如何有效地求解非均匀介质中的波动方程一直是研究的热点.本文将局部间断Galekin(local discontinuous Galerkin, LDG)方法引入到数值求解波动方程中.首先引入辅助变量,将二阶波动方程写成一阶偏微分方程组,然后对相应的线性化波动方程和伴随方程构造间断Galerkin格式;为了保证离散格式满足能量守恒,在单元边界上选取广义交替数值通量,理论证明该方法满足能量守恒性.在时间离散上,采用指数积分因子方法,为了提高计算效率,应用Krylov子空间方法近似指数矩阵与向量的乘积.数值实验中给出了带有精确解的算例,验证了LDG方法的数值精度和能量守恒性;此外,也考虑了非均匀介质和复杂计算区域的计算,结果表明LDG方法适合模拟具有复杂结构和多尺度结构介质中的传播.

关键词：波动方程, 广义交替数值通量, 局部间断Galerkin方法, 能量守恒

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中性化背景等离子体对电子束传输的影响

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河北师范大学学报（自然科学版） 2022年第5期46卷 454-460页

作者：曹远昊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

研究复杂环境对束流传输的影响在空间探测及空间物理等领域都有重要意义.相比于在真空中电子束的传输,采用不均匀密度分布的背景等离子体可以使束流在传输过程中所受的箍缩力与发散力之间有更好的平衡,以此实现不同应用场合中电子束流... 详细信息

研究复杂环境对束流传输的影响在空间探测及空间物理等领域都有重要意义.相比于在真空中电子束的传输,采用不均匀密度分布的背景等离子体可以使束流在传输过程中所受的箍缩力与发散力之间有更好的平衡,以此实现不同应用场合中电子束流的有效传输.基于实验室实现和契合准备目的,使用粒子模拟(particle-incell,PIC)方法,对不同密度分布的背景等离子体中电子束传输特性进行计算分析.结果表明,在无碰撞条件的中性背景等离子体中,背景等离子体呈1/4sin周期分布更加有利于电子束的稳定传输.

关键词：电子束传输背景等离子体 PIC技术应用柱坐标系无碰撞粒子模拟

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Vlasov-Poisson方程半拉格朗日守恒算法

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计算物理 2020年第1期37卷 19-25页

作者：刘全倪国喜牛霄胡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

利用三阶迎风插值多项式结合限制子方法,构造Vlasov-Poisson方程的半拉格朗日守恒型格式,可保持Vlasov-Poisson方程解的正性.计算朗道阻尼,双束不稳定性等典型问题,并与样条插值方法、UGKS方法进行比较,模拟结果表明半拉格朗日守恒性格... 详细信息

利用三阶迎风插值多项式结合限制子方法,构造Vlasov-Poisson方程的半拉格朗日守恒型格式,可保持Vlasov-Poisson方程解的正性.计算朗道阻尼,双束不稳定性等典型问题,并与样条插值方法、UGKS方法进行比较,模拟结果表明半拉格朗日守恒性格式在Vlasov-Poisson方程求解中具有较高分辨率.

关键词： Vlasov-Poisson方程半拉格朗日插值方法守恒型格式

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基于流线的流场可视化绘制方法综述

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计算机科学 2021年第12期48卷 1-7页

作者：张倩肖丽中国工程物理研究院四川绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所北京100080 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

流场可视化是科学计算可视化中一个重要的分支,主要对计算流体动力学的模拟计算结果进行可视化,给研究人员提供视觉上直观可见的图形图像,方便研究人员进行分析。流场可视化的已知技术包括基于几何的方法(如流线和粒子追踪法)以及基于... 详细信息

流场可视化是科学计算可视化中一个重要的分支,主要对计算流体动力学的模拟计算结果进行可视化,给研究人员提供视觉上直观可见的图形图像,方便研究人员进行分析。流场可视化的已知技术包括基于几何的方法(如流线和粒子追踪法)以及基于纹理的方法(如LIC、噪声点、IBFV等)。流线可视化是流场可视化的一个重要且常用的几何可视化手段。在流线可视化的研究中,流线的放置是整个流线可视化的重点,流线的数目和位置影响了整个可视化效果。当流线放置过多时,会造成视觉的杂乱;而流线放置过少会使流场信息表达不完整,无法传递完整的信息给领域专家。为了实现对科学数据的精确显示,流线可视化产生了两个重要的研究方向:种子点的放置和流线的约减。文中介绍了种子点放置方法和流线的约减方法的相关研究,总结了在2D和3D流场上出现的一些问题和采取的解决方案,并针对日益增长的科学数据,提出流线可视化下一步需要解决的问题。

关键词：流线放置种子点生成策略流线约减流场可视化科学计算可视化

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适用于等熵流动的交错拉氏Godunov方法

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计算物理 2020年第5期37卷 529-538页

作者：孙晨李肖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

为消除传统单元中心型Godunov方法在求解稀疏波问题时的非物理过热现象,发展一种适用于等熵流动的交错拉氏Godunov方法.主要的特征是采用速度与热力学变量交错分布的形式,避免在单元内进行速度平均,从而消除由于动量平均过程导致的动能... 详细信息

为消除传统单元中心型Godunov方法在求解稀疏波问题时的非物理过热现象,发展一种适用于等熵流动的交错拉氏Godunov方法.主要的特征是采用速度与热力学变量交错分布的形式,避免在单元内进行速度平均,从而消除由于动量平均过程导致的动能耗散.与传统的von Neumann型交错网格方法相比,网格的边界通量由节点处的多维黎曼求解器提供,克服了多维人工粘性选取带来的困难.为减少多维黎曼求解器在求解稀疏波问题时的非物理熵增,给出稀疏波出现的合理判据,从而保证了热力学关系式的满足.数值实验表明:该方法能很好地消除稀疏波的过热现象,同时在求解激波问题时又能保持与传统单元中心型拉氏方法相同的激波捕捉能力.

关键词：交错网格黎曼求解器稀疏波 Godunov方法

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一种改进的多介质ALE动量重映算法

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北京理工大学学报 2020年第4期40卷 452-460页

作者：王成栗皓李涛贾祖朋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

传统多介质任意拉格朗日欧拉(arbitrary Lagrange-Euler,ALE)方法在解决强间断、大变形等问题时,采用现有的重分重映算法进行计算会出现耗散现象.在计算过程中,为保证计算结果的可靠性并提高算法的鲁棒性,往往需要多次的重分重映计算,... 详细信息

传统多介质任意拉格朗日欧拉(arbitrary Lagrange-Euler,ALE)方法在解决强间断、大变形等问题时,采用现有的重分重映算法进行计算会出现耗散现象.在计算过程中,为保证计算结果的可靠性并提高算法的鲁棒性,往往需要多次的重分重映计算,导致耗散现象更加严重,甚至出现非物理的计算结果.通过对传统重映算法进行测试和分析研究,发现了重映过程中数值耗散的产生机理,并对传统重映算法进行了改进,使得其在满足质量守恒、动量守恒和能量守恒的基础上,更好地还原重分重映前的物理场空间分布,从而提高了重映算法的计算精度和计算结果的可靠性,有效解决流体力学中强间断、高密度比、高压力比和强冲击等问题.

关键词：动量重映 ALE算法多介质计算强间断

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一维理想弹塑性流体的数值模拟及壁热现象的抑制

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计算物理 2020年第5期37卷 539-550页

作者：李肖孙晨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

针对一维理想弹塑性流体的Wilkins模型,提出HLLC型的近似黎曼解法器.该解法器引入塑性波并保证波的个数和真实的物理情况一致,其中波速选取由波系的特征分析来确定.整个算法实施简单,无需迭代,为减少强冲击(稀疏)模拟时的壁热误差,设计... 详细信息

针对一维理想弹塑性流体的Wilkins模型,提出HLLC型的近似黎曼解法器.该解法器引入塑性波并保证波的个数和真实的物理情况一致,其中波速选取由波系的特征分析来确定.整个算法实施简单,无需迭代,为减少强冲击(稀疏)模拟时的壁热误差,设计相应的壁热粘性,有效地抑制了非物理的壁热现象.

关键词：弹塑性流体塑性波黎曼解法器 HLLC 壁热现象

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模拟金属表面氢化点腐蚀形貌演化的方法及装置

模拟金属表面氢化点腐蚀形貌演化的方法及装置

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作者：刘瑜黄厚兵宋海峰盛杰武帅杨超王越超韩国民孙博施小明 100083 北京市海淀区花园路6号

本发明公开了一种模拟金属表面氢化点腐蚀形貌演化的方法及装置，采用各向异性的弹性常数建立了耦合各向异性弹性能的氢化点腐蚀相场模型，并利用插值函数的方法构造等效弹性常数来表征体系的非均匀性，适用于各向异性的金属材料，可模... 详细信息

标准号: CN114330053A

本发明公开了一种模拟金属表面氢化点腐蚀形貌演化的方法及装置，采用各向异性的弹性常数建立了耦合各向异性弹性能的氢化点腐蚀相场模型，并利用插值函数的方法构造等效弹性常数来表征体系的非均匀性，适用于各向异性的金属材料，可模拟金属材料因弹性各向异性生长导致的形貌差异，更好地展示了氢化点腐蚀的生长形貌特征；在点腐蚀相场模型中，采用有限元方法求解非周期边界条件的力学平衡方程，可以避免傅里叶变换求解周期性弹性场引起非周期性物理参数周期化的问题。

关键词：腐蚀金属材料求解氢化等效弹性常数各向异性弹性形貌傅里叶变换边界条件表面氢化表征体系插值函数弹性常数非均匀性非周期性力学平衡模拟金属物理参数形貌差异形貌特征耦合弹性场非周期周期化生长展示

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等离子体环境引起的卫星表面不等量充电

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河北师范大学学报（自然科学版） 2022年第5期46卷 461-467页

作者：郝建红茹彪赵强张芳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

地球同步轨道(GEO)卫星运行在太阳风等离子体环境中时,等离子体造成卫星不同结构(材料不同)表面电荷积累不一致而产生不等量充电效应.利用PIC(particleincell)方法模拟卫星在等离子体环境中的表面电势变化,旨在加深对卫星表面不等量充... 详细信息

地球同步轨道(GEO)卫星运行在太阳风等离子体环境中时,等离子体造成卫星不同结构(材料不同)表面电荷积累不一致而产生不等量充电效应.利用PIC(particleincell)方法模拟卫星在等离子体环境中的表面电势变化,旨在加深对卫星表面不等量充电物理过程的理解,探索卫星表面充电的PIC研究方法.通过构建卫星结构与太阳能电池板3DPIC模型,计算分析了太阳活动平静期的每块太阳能电池板的电势,探究了卫星不同部位与中心等势体以及太阳能电池板之间的电势差,并对比分析了太阳活动平静期和活跃期的电池板电势.结果表明:卫星不同结构在等离子体环境中的表面充电电位存在差异,不等量充电效应明显.太阳活动的活跃期卫星表面的充电电位和充电速度都远大于太阳活动平静期,这种在极短时间内的高电位充电很容易造成卫星器件损毁.同时证明了PIC方法用于卫星不等量充电方面研究的可行性.

关键词：等离子体表面电荷积累不等量充电 PIC方法

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