检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2019年第18期68卷 162-171页

作者：刘仲恒孟广为赵英奎北京应用物理与计算数学研究所

填充低密度低Z物质的黑腔孔隙漏光是一类典型的高Z烧蚀等离子体在烧蚀及压力动态平衡下的运动问题.本文利用简化的一维平面模型模拟了孔隙侧壁烧蚀金等离子体在CH泡沫约束作用下的运动行为,展示了轻重物质界面在物质压和辐射压共同作用... 详细信息

填充低密度低Z物质的黑腔孔隙漏光是一类典型的高Z烧蚀等离子体在烧蚀及压力动态平衡下的运动问题.本文利用简化的一维平面模型模拟了孔隙侧壁烧蚀金等离子体在CH泡沫约束作用下的运动行为,展示了轻重物质界面在物质压和辐射压共同作用下运动的物理图象.提出金等离子体从扩张到折返的过程对应于孔隙从收缩到打开的过程,并给出折返时间和折返距离的解析方程,以及二者的峰值温度三次方与CH密度成正比的规律,同时表明在CH密度的较大变化范围内,金等离子体的烧蚀标度指数不变.利用改造的一维MULTI程序数值模拟的结果验证了解析理论的主要结论.本文给出了可在较宽的温度密度范围内计算高Z等离子体做折返运动的理论公式.

关键词：高Z等离子体烧蚀压约束烧蚀低Z泡沫

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系统级封装应用中时谐Maxwell方程大规模计算的求解算法:现状与挑战

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计算物理 2021年第2期38卷 131-145页

作者：胡少亮徐小文郑宇腾赵振国王卫杰徐然安恒斌莫则尧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计算物理国家重点实验室北京100094 中国工程物理研究院计算机应用研究所四川绵阳610094

系统级封装(SiP)是当前电子学系统设计的主流技术途径,数值模拟是进行系统级封装(SiP)设计的主要手段。由于系统级封装应用特有的复杂性,现有的求解时谐Maxwell方程离散系统的算法面临很大的挑战,成为制约该类应用大规模数值模拟效率的... 详细信息

系统级封装(SiP)是当前电子学系统设计的主流技术途径,数值模拟是进行系统级封装(SiP)设计的主要手段。由于系统级封装应用特有的复杂性,现有的求解时谐Maxwell方程离散系统的算法面临很大的挑战,成为制约该类应用大规模数值模拟效率的瓶颈。本文综述系统级封装应用时谐Maxwell方程解法器求解算法,针对典型实际模型,评估现有算法的现状和面临的挑战,分析应用特征对算法计算能力的影响,并在现有算法的基础上提出一种可行的预条件算法策略。

关键词：系统级封装(SiP) 数值模拟时谐Maxwell方程线性解法器预条件算法

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基于NEPTUNE3D开展的脉冲功率装置汇流区三维PIC数值模拟

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强激光与粒子束 2020年第7期32卷 133-139页

作者：赵海龙董烨周海京王刚华王强中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621999 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

大型脉冲功率装置真空汇流区的电子输运过程对于电流汇聚有重要的影响,在高性能计算集群的帮助下,使用NEPTUNE3D软件开展三维全电磁PIC模拟进行了研究,模拟区域(34 cm×34 cm×18 cm)包括双层柱-孔盘旋(DPHC)结构和部分内、外... 详细信息

大型脉冲功率装置真空汇流区的电子输运过程对于电流汇聚有重要的影响,在高性能计算集群的帮助下,使用NEPTUNE3D软件开展三维全电磁PIC模拟进行了研究,模拟区域(34 cm×34 cm×18 cm)包括双层柱-孔盘旋(DPHC)结构和部分内、外磁绝缘传输线等关键位置。计算结果清晰地展示了零磁位区分布和电子输运轨迹,电子主要由外磁绝缘传输线阴极表面发射,在洛伦兹力作用下向中心漂移并损失在零磁位区处;对电子能量沉积的统计结果表明,受电子流轰击最严重的位置在DPHC结构下层阳极柱表面,来自大型脉冲功率装置的实验结果证实了上述结论。根据计算结果,最大电流损失率(437 kA,27%)发生在电流传输的早期时刻(~15 ns),而电流峰值时刻损失率则仅有0.48%,此时磁绝缘已完全生效,表明DPHC结构在峰值电流的汇聚与传输上有很高的效率。

关键词：脉冲功率装置汇流区 PIC模拟 NEPTUNE3D

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基于晶体塑性理论研究铝材料高压高应变率下的强度特性

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爆炸与冲击 2019年第2期39卷 39-46页

作者：潘昊王升涛吴子辉胡晓棉北京应用物理与计算数学研究所北京100094

为了了解金属材料在极端加载下复杂动态响应过程中的多种机制和效应,重点针对Al材料在高压、高应变率加载下的塑性变形机制,在经典晶体塑性模型的基础上,对其中的非线性弹性、位错动力学和硬化形式进行改进,建立适用于高压、高应变率加... 详细信息

为了了解金属材料在极端加载下复杂动态响应过程中的多种机制和效应,重点针对Al材料在高压、高应变率加载下的塑性变形机制,在经典晶体塑性模型的基础上,对其中的非线性弹性、位错动力学和硬化形式进行改进,建立适用于高压、高应变率加载下的热弹-黏塑性晶体塑性模型。该模型可以较好地描述单晶铝和多晶铝材料屈服强度随压力的变化过程,相比宏观模型,用该模型还获得了多晶Al材料在冲击加载下的织构演化规律,揭示了织构择优取向行为和压力的关系。

关键词：晶体塑性理论高应变率欧拉弹性方程织构演化

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面向飞腾处理器的高精度求和与点乘算法实现和优化

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计算机工程与科学 2021年第1期43卷 1-8页

作者：黄春姜浩谷同祥齐进刘文超国防科技大学计算机学院湖南长沙410073 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

在大规模和长时程数值计算中,浮点运算的舍入误差的累积效应可能导致数值结果不可信。求和与点乘是浮点数值计算中最为基础的运算,在大规模科学计算过程中被频繁调用,其数值结果精度至关重要。面向国产飞腾处理器,基于OpenBLAS,采用无... 详细信息

在大规模和长时程数值计算中,浮点运算的舍入误差的累积效应可能导致数值结果不可信。求和与点乘是浮点数值计算中最为基础的运算,在大规模科学计算过程中被频繁调用,其数值结果精度至关重要。面向国产飞腾处理器,基于OpenBLAS,采用无误差变换技术设计了高效的汇编内核函数,实现并优化了高精度的求和与点乘算法。数值实验显示,该高精度算法的数值结果精度同原始算法在双倍工作精度下得到的数值结果精度相同,验证了本文算法的有效性;本文算法在单线程情况下运行时间分别是原始算法运行时间的1.57倍和1.76倍,在保证精度提升的同时效率没有明显的降低;在多线程情况下,同原始算法具有近乎相同的运行时间,体现了算法的高效性。理论误差分析进一步表明了本文算法的可靠性。

关键词：无误差变换浮点数高精度求和点乘

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一种面向构件化并行应用程序的性能骨架分析方法

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计算机科学 2021年第6期48卷 1-9页

作者：傅天豪田鸿运金煜阳杨章翟季冬武林平徐小文北京应用物理与计算数学研究所北京100094 清华大学计算机科学与技术系北京100084 中国工程物理研究院研究生院北京100088

性能骨架分析技术通过刻画并行应用程序的程序结构,为并行应用程序性能建模提供输入,是大规模并行应用程序性能分析、性能优化的基础。文中针对数值模拟领域中的一类构件化并行应用程序,在面向通用程序二进制文件的动静态结构分析技术... 详细信息

性能骨架分析技术通过刻画并行应用程序的程序结构,为并行应用程序性能建模提供输入,是大规模并行应用程序性能分析、性能优化的基础。文中针对数值模拟领域中的一类构件化并行应用程序,在面向通用程序二进制文件的动静态结构分析技术的基础上,提出并实现了一种基于"构件-循环-调用"关系树(Component-Loop-Call-Tree, CLCT)的程序结构自动化生成方法,在此基础上,研制了一种面向构件化并行应用程序的性能骨架分析工具(CLCT SkeleTon Analysis Toolkit, CLCT-STAT)。该方法可以自动识别构件化应用程序中构件类成员函数符号,生成以构件为最小单位的并行应用程序性能骨架。在多个构件化并行应用程序上的测试表明,相比分析建模手动生成性能骨架的方法,所提方法不仅能提供更丰富的程序结构信息,还可以节约人工分析的时间成本。

关键词：并行计算构件性能骨架 “构件-循环-调用”关系树 CLCT-STAT

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基于Whitham方法求解混合宽度压缩率的理论模型

基于Whitham方法求解混合宽度压缩率的理论模型

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北京力学会第30届学术年会

作者：孙方平宋玉王宇辉张又升北京化工大学机电工程学院计算物理全国重点实验室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

流体力学Richtmyer–Meshkov(RM)不稳定性及其诱导的湍流混合广泛存在于各类自然现象和工程应用中,如超新星爆发和惯性约束核聚变等。其中,混合宽度作为最重要的全局量,已被广泛用来刻画多模RM不稳定性流动。当激波穿过混合区时,特别是... 详细信息

流体力学Richtmyer–Meshkov(RM)不稳定性及其诱导的湍流混合广泛存在于各类自然现象和工程应用中,如超新星爆发和惯性约束核聚变等。其中,混合宽度作为最重要的全局量,已被广泛用来刻画多模RM不稳定性流动。当激波穿过混合区时,特别是再冲击时,会发生显著的压缩效应,其最突出地表现:混合宽度瞬间降低。然而,目前关于这方面的研究非常匮乏。本文我们通过构建混合区的密度剖面,并基于Whitham方法发展定量计算变密度混合区宽度压缩率的理论模型。此外,我们系统研究了不同入射激波马赫数、密度比、混合区密度剖面对混合区宽度压缩率的影响。结果表明,理论模型和数值模拟之间取得了良好的一致性。该结果对阐明激波穿过变密度混合区造成的压缩效应具有重要意义,为建立再冲击前后混合宽度演化的一体化模型奠定基础。

关键词： Richtmyer-Meshkov不稳定性湍流混合再冲击

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相容拉氏方法中的ADRS近似Riemann解算器

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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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基于第二粘性的Navier-Stokes方程组求解正激波结构

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计算物理 2020年第5期37卷 505-513页

作者：李馨东赵英奎胡宗民姜宗林北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国科学院力学研究所北京100190

为考察气体第二粘性(体积粘性)对正激波内部流动的影响机制,数值求解含第二粘性的一维Navier-Stokes方程组.结果表明:第二粘性对激波内部的密度、热流和能量分布等物理量具有抹平效应,导致热流和熵流的峰值减小、激波厚度增加,体积粘性... 详细信息

为考察气体第二粘性(体积粘性)对正激波内部流动的影响机制,数值求解含第二粘性的一维Navier-Stokes方程组.结果表明:第二粘性对激波内部的密度、热流和能量分布等物理量具有抹平效应,导致热流和熵流的峰值减小、激波厚度增加,体积粘性耗散的增加使得一部分机械能转化为内能;考虑第二粘性所计算的密度分布和激波厚度大为改善,与实验数据吻合较好;当马赫数为1.2≤Ma≤10,激波内部的Knudsen数满足0.12≤Kn≤0.4,对于马赫数Ma≤4.0的激波内部流动,考虑第二粘性的连续流Navier-Stokes方程组能够准确地模拟正激波结构.

关键词： Navier-Stokes方程 Stokes假设第二粘性体积粘性正激波结构

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神光Ⅲ原型X射线荧光成像原理验证实验

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光学学报 2020年第6期40卷 216-222页

作者：姚立蒲昱东韦敏习詹夏宇张兴晏骥杨轶濛侯立飞丁永坤中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900 清华大学工程物理系北京100084 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

X射线荧光成像技术具有局域探测能力,适合诊断复杂几何构型流体运动,在实验室天体物理、惯性约束聚变等高能量密度物理领域具有重要的应用前景。基于神光Ⅲ原型激光装置,开展了X射线荧光成像的原理验证实验。实验采用聚4-甲基-1-戊烯泡... 详细信息

X射线荧光成像技术具有局域探测能力,适合诊断复杂几何构型流体运动,在实验室天体物理、惯性约束聚变等高能量密度物理领域具有重要的应用前景。基于神光Ⅲ原型激光装置,开展了X射线荧光成像的原理验证实验。实验采用聚4-甲基-1-戊烯泡沫掺杂TiO2纳米颗粒为静态客体,以钒等离子体辐射为荧光泵浦源,以平晶谱仪为分光和成像设备,成功获得了钛原子K壳层荧光的一维空间分辨强度轮廓。基于荧光产生和平晶成像原理,对荧光信号强度进行了定量估算,结果表明,模拟和实测荧光强度轮廓符合较好。该工作可为X射线荧光成像技术在复杂几何构型流体实验中的应用提供参考。

关键词： X射线光学 X射线荧光成像平晶谱仪掺钛泡沫高功率激光器

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