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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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三维拉氏理想磁流体数值模拟方法

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计算物理 2020年第4期37卷 403-412页

作者：徐骁高志明戴自换北京应用物理与计算数学研究所邓稼先创新研究中心北京100088 中国工程物理研究院研究生院北京100088

在Z箍缩驱动ICF过程中,磁场流体耦合作用是其整个物理过程中非常重要的部分.针对Z箍缩过程中多介质、大变形的特点,发展了三维相容拉氏理想磁流体交错型以及单元中心型格式,两种格式均具有一阶时间与空间精度.通过数值算例,验证其精度... 详细信息

在Z箍缩驱动ICF过程中,磁场流体耦合作用是其整个物理过程中非常重要的部分.针对Z箍缩过程中多介质、大变形的特点,发展了三维相容拉氏理想磁流体交错型以及单元中心型格式,两种格式均具有一阶时间与空间精度.通过数值算例,验证其精度和强壮性,并比较分析两种格式的特点.

关键词：三维拉氏理想磁流体交错格式单元中心格式

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自适应多分辨率方法在反应多相流数值模拟中的应用

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计算物理 2020年第6期37卷 639-652页

作者：牛霄倪国喜马文铧北京应用物理与计算数学研究所北京100088 上海交通大学数学科学学院上海200240

将自适应多分辨率方法应用到刚性气体状态方程CJ模型的数值模拟,采用多相流问题的守恒锐利界面格式,通过level-set方法和虚拟流体方法来追踪和处理界面,能够很好地处理时间尺度较大的界面交互问题.利用金字塔型数据结构和多分辨率自适... 详细信息

将自适应多分辨率方法应用到刚性气体状态方程CJ模型的数值模拟,采用多相流问题的守恒锐利界面格式,通过level-set方法和虚拟流体方法来追踪和处理界面,能够很好地处理时间尺度较大的界面交互问题.利用金字塔型数据结构和多分辨率自适应方法,提高算法的存储效率和计算效率.给出一维和二维的数值算例,证明该算法在反应多相流数值模拟中的稳定性和高效性.

关键词：反应多相流自适应多分辨率方法刚性气体状态方程 CJ模型

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聚龙一号主开关导通时刻对负载电流的影响

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强激光与粒子束 2019年第1期31卷 53-56页

作者：毛重阳薛创肖德龙王小光王冠琼丁宁北京应用物理与计算数学研究所北京100088

利用FCM-PTS程序与负载动力学程序耦合模拟研究了聚龙一号装置中主开关导通时刻对Z箍缩实验中负载电流峰值和上升时间的影响。结果表明,虽然聚龙一号装置上下支路三平板传输线的单向传输时间相差20ns,但是当上下支路主开关导通时刻的时... 详细信息

利用FCM-PTS程序与负载动力学程序耦合模拟研究了聚龙一号装置中主开关导通时刻对Z箍缩实验中负载电流峰值和上升时间的影响。结果表明,虽然聚龙一号装置上下支路三平板传输线的单向传输时间相差20ns,但是当上下支路主开关导通时刻的时间差为22ns时,负载电流的峰值最大,上升时间最短。将上下支路主开关导通时刻的时间差设置为20ns和22ns时,主开关导通时刻10ns的抖动导致负载电流峰值损失最大值分别为163kA和136kA,上升时间最多分别延长2.4ns和2.9ns。

关键词：聚龙一号 Z箍缩主开关同步性电路模拟

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强源场干扰下飞行物气动特性的三维数值模拟

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中国科学技术大学学报 2019年第3期49卷 217-230页

作者：徐明王政李华张树道洪滔付峥董志伟安建祝董航北京应用物理与计算数学研究所

出于飞行安全的目的,开展了强源场干扰下飞行物气动特性的三维数值模拟工作.建立了三维力学模型,采用验证过的数值方法求解其控制方程组,给出飞行物承受强源场干扰的流场演化,计算得出飞行物气动特性的实时变化.模拟与计算结果表明,强... 详细信息

出于飞行安全的目的,开展了强源场干扰下飞行物气动特性的三维数值模拟工作.建立了三维力学模型,采用验证过的数值方法求解其控制方程组,给出飞行物承受强源场干扰的流场演化,计算得出飞行物气动特性的实时变化.模拟与计算结果表明,强源场的干扰效应一方面依赖于飞行物受扰动前的巡航速度,另一方面受制于强源场演化状态.

关键词：强源场干扰效应飞行物非定常气动特性有限体积法

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超临界CO_(2)流体对海洋出水木质文物的干燥脱盐效果

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文物鉴定与鉴赏 2024年第9期 38-43页

作者：王雪玉李乃胜胡凤丹穆磊赵巨岩国家文物局考古研究中心北京100013 中国文化遗产研究院北京100029 试验物理与计算数学国家重点实验室(北京航天长征飞行器研究所) 北京100076

为研究超临界CO_(2)流体干燥技术对不同保护状态海洋出水木质文物的适用性,选取了南海Ⅰ号、小白礁Ⅰ号和华光礁Ⅰ号的木材样品,进行超临界CO_(2)流体干燥,评估了其干燥质量和脱盐效果。结果表明:超临界CO_(2)流体对不同保护状态的饱水... 详细信息

为研究超临界CO_(2)流体干燥技术对不同保护状态海洋出水木质文物的适用性,选取了南海Ⅰ号、小白礁Ⅰ号和华光礁Ⅰ号的木材样品,进行超临界CO_(2)流体干燥,评估了其干燥质量和脱盐效果。结果表明:超临界CO_(2)流体对不同保护状态的饱水木质文物均具有较好的干燥效果,完成了全部自由水的脱除,样品的体积干缩率均控制在5.2%以内。而且超临界CO_(2)流体对样品中的硫铁化合物有明显的清除作用,干燥后,不同保护阶段的样品内部几乎不可见硫铁化合物的分布;受保护工艺的影响,对盐离子的清洗效果略有差异。超临界CO_(2)流体干燥后的海洋出水木质文物满足保存要求,研究结果对同类海洋出水木质文物的保护具有借鉴意义。

关键词：饱水木质文物超临界CO_(2) 干燥脱盐

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计算顺磁-铁磁相变临界磁场的一种方法

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计算物理 2019年第4期36卷 421-426页

作者：马文杰张平北京应用物理与计算数学研究所

利用线性自旋波方法并结合Hellmann-Feynman定理引入一种计算量子磁性系统临界磁场的方法.计算两种特殊模型的临界磁场,并将理论结果与数值结果进行比较,理论值与数值结果高度吻合,验证了理论方法的准确性.

关键词：临界磁场线性自旋波对称性自发破缺 Hellmann-Feynman定理磁振子

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激波二次冲击Richtmyer-Meshkov不稳定性诱导的湍流混合大涡模拟研究

激波二次冲击Richtmyer-Meshkov不稳定性诱导的湍流混合大涡模拟...

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第十二届全国流体力学学术会议

作者：张又升肖梦娟宾远为北京应用物理与计算数学研究所北京大学应用物理与技术研究中心北京大学湍流与复杂系统国家重点实验室

由流体力学界面不稳定性诱导的湍流混合现象广泛存在于宽泛的时空尺度问题中,而带有激波二次冲击Richtmyer-Meshkov不稳定性诱导的湍流混合现象是最能反应工程复杂混合现象的一个基础研究抽象。然而,目前文献可见的大涡模拟预测,即使对... 详细信息

由流体力学界面不稳定性诱导的湍流混合现象广泛存在于宽泛的时空尺度问题中,而带有激波二次冲击Richtmyer-Meshkov不稳定性诱导的湍流混合现象是最能反应工程复杂混合现象的一个基础研究抽象。然而,目前文献可见的大涡模拟预测,即使对于刻画混合演化最简单也是最重要的混合宽度的演化,也不能做到很好的预测。在本报告中,我们将分别发展两类大涡模拟模拟:一类是基于K-L湍流模型约束大涡模拟模拟;一类是基于湍动能K方程的显示大涡模拟模型。这两个模型,均实现了二次冲击Richtmyer-Meshkov不稳定性诱导的湍流混合宽度和结构演化的良好的预测,为未来工程应用模拟混合转捩问题奠定了很好的基础。

关键词：二次冲击RM湍流混合约束大涡模拟统一预测新思路

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氢状态方程的路径积分蒙特卡罗研究

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计算物理 2019年第4期36卷 379-385页

作者：张其黎刘海风李琼宋红州张弓木北京应用物理与计算数学研究所

采用直接路径积分蒙特卡罗(DPIMC)方法计算氢在温稠密区的状态方程参数.在大部分区域压强与RPIMC的偏差在10%以内,温度较低时,有部分偏差超过20%.指出了RPIMC两个压强数据点的错误.在离解和电离区,DPIMC压强位于TF和TFC模型之间,在离解... 详细信息

采用直接路径积分蒙特卡罗(DPIMC)方法计算氢在温稠密区的状态方程参数.在大部分区域压强与RPIMC的偏差在10%以内,温度较低时,有部分偏差超过20%.指出了RPIMC两个压强数据点的错误.在离解和电离区,DPIMC压强位于TF和TFC模型之间,在离解区与RPIMC的偏差达到15%,在电离区两者一致.在低密度区,DPIMC的内能与RPIMC的内能接近,小于QMD和IG模型,在高密度区,DPIMC的压强位于TFC和IG模型之间,内能则略小于IG模型.

关键词： DPIMC方法氢状态方程温稠密

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任意密度比下流体界面不稳定性全时精准演化理论

任意密度比下流体界面不稳定性全时精准演化理论

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第十二届全国流体力学学术会议

作者：刘昌文张又升肖左利北京大学应用物理与技术研究中心北京大学湍流与复杂系统国家重点实验室北京应用物理与计算数学研究所

Rayleigh-Taylor不稳定性和Richtmyer-Meshkov不稳定性是流体力学最经典的问题之一,广泛发生于自然界和工程问题中。准确预其前沿锋面位置及其空间曲率的演化,具有重要的科学意义和工程应用价值。半个多世纪以来,众多学者基于Layzer提... 详细信息

Rayleigh-Taylor不稳定性和Richtmyer-Meshkov不稳定性是流体力学最经典的问题之一,广泛发生于自然界和工程问题中。准确预其前沿锋面位置及其空间曲率的演化,具有重要的科学意义和工程应用价值。半个多世纪以来,众多学者基于Layzer提出的势流思想,发展了若干能较好预测势流阶段锋面位置演化的理论模型。但到目前为止,尚未见到能同时准确预测前沿锋面位置及其空间曲率的全时演化理论模型。本文借鉴Layzer势流思想,提出双点源型势函数,并基于滑移边界假设给出分层流体内部的波数关系,最终成功实现对任意密度比下锋面前缘位置及其曲率的全时演化预测。此外,本文通过新模型进一步得到了前沿锋面增长率及其空间曲率的非线性耦合机制。揭示了初始曲率对前沿锋面增长率的影响及演化过程中非线性阶段的"overshot"现象的物理起源。理论预测结果和模拟数据的高度一致,证明了本理论模型的准确性,预期该模型会对单模Rayleigh-Taylor不稳定性研究具有重要意义。

关键词： Rayleigh-Taylor不稳定性 Richtmyer-Meshkov不稳定性 Layzer势流思想全时演化理论模型非线性耦合机制

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