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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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扰动激波冲击平面界面中凹腔的形成机制

扰动激波冲击平面界面中凹腔的形成机制

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第十二届全国流体力学学术会议

作者：贺一峰李海锋田保林杨越北京大学工学院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

在Richtmyer-Meshkov不稳定性(RMI)中,平面激波冲击扰动界面后,界面处会形成尖钉和气泡结构。然而,扰动激波冲击平面界面后,界面会演化出台阶和凹腔结构,这与传统RMI完全不同。通过数值模拟,我们发现该不稳定性和RMI的界面结构差异源于... 详细信息

在Richtmyer-Meshkov不稳定性(RMI)中,平面激波冲击扰动界面后,界面处会形成尖钉和气泡结构。然而,扰动激波冲击平面界面后,界面会演化出台阶和凹腔结构,这与传统RMI完全不同。通过数值模拟,我们发现该不稳定性和RMI的界面结构差异源于不同的涡量分布。该不稳定性除了会在界面上因密度梯度和压强梯度不匹配而沉积界面涡量外,还会在激波初始位置和马赫反射激波后分别沉积弯曲激波涡量和滑移线涡量。在滑移线的剪切作用下,界面处形成凹腔。在线性阶段,凹腔宽度等于激波冲击界面时的马赫杆高度。我们建立了马赫杆高度模型来预测线性阶段凹腔宽度,该模型与直接数值模拟结果符合良好。此外,该模型可以解释滑移线张角扩大等现象。

关键词：界面不稳定性激波滑移线马赫杆

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基于二阶格式的有限体积保正格式

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计算物理 2020年第4期37卷 379-392页

作者：赵菲盛志强袁光伟北方工业大学理学院北京100144 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

从二阶线性格式出发,通过对法向通量进行重构,得到非线性两点通量,获得四面体网格上的单元中心型有限体积保正格式.该格式适用于求解间断和各向异性扩散系数问题.无需假设辅助未知量非负,避免了辅助未知量计算出负时"遇负置零"... 详细信息

从二阶线性格式出发,通过对法向通量进行重构,得到非线性两点通量,获得四面体网格上的单元中心型有限体积保正格式.该格式适用于求解间断和各向异性扩散系数问题.无需假设辅助未知量非负,避免了辅助未知量计算出负时"遇负置零"的人为处理方式;并且证明该格式在每个非线性Picard迭代步具有强保正性,即当源项和边界条件非负时,线性化格式的非平凡解是严格大于零的.数值算例验证该格式具有二阶收敛性且是保正的.

关键词：扩散方程四面体网格有限体积格式强保正性

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基于羽流污染的霍尔推进器电荷交换碰撞效应分析

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河北师范大学学报（自然科学版） 2021年第5期45卷 460-468页

作者：贾帅赵强郝建红范杰清张芳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

推进器喷射过程中在尾部形成羽流区,羽流区域发生电荷交换碰撞,产生的电荷交换(charge exchange,CEX)离子与航天器表面相互作用,对在轨运行的航天器产生羽流污染效应.基于SPT100霍尔推进器建立了完整的航天器三维仿真模型,在满足准中性... 详细信息

推进器喷射过程中在尾部形成羽流区,羽流区域发生电荷交换碰撞,产生的电荷交换(charge exchange,CEX)离子与航天器表面相互作用,对在轨运行的航天器产生羽流污染效应.基于SPT100霍尔推进器建立了完整的航天器三维仿真模型,在满足准中性假设的条件下,采用PIC-MCC方法,通过模拟和计算航天器表面电势分布、电荷交换碰撞后的CEX离子电荷密度分布以及束流离子电荷密度分布规律,分析了CEX离子对航天器表面充放电的影响以及造成的羽流污染影响区域范围,为霍尔推进器系统的进一步优化设计提供理论参考.

关键词：霍尔推进器羽流污染电荷交换 PIC-MCC CEX离子

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芯片-系统电磁脉冲耦合的高性能全波电磁模拟

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强激光与粒子束 2021年第12期33卷 103-110页

作者：王卫杰赵振国胡少亮李瀚宇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北京100094 中国工程物理研究院复杂电磁环境科学与技术重点实验室四川绵阳621900 复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室上海201203

目的是研究高性能的电磁场仿真软件,对真实的芯片-系统电磁脉冲耦合过程进行高分辨率、高置信度的电磁仿真。研究重点是针对多尺度问题,突破算法的并行计算瓶颈。基于自主软件平台快速研发出仿真软件,在高性能计算平台上完成对真实复杂... 详细信息

目的是研究高性能的电磁场仿真软件,对真实的芯片-系统电磁脉冲耦合过程进行高分辨率、高置信度的电磁仿真。研究重点是针对多尺度问题,突破算法的并行计算瓶颈。基于自主软件平台快速研发出仿真软件,在高性能计算平台上完成对真实复杂问题的全波电磁仿真。通过对某真实机箱内部芯片的电磁脉冲耦合仿真分析,验证了本文提出的算法的高性能、高效率的特性。

关键词：芯片-系统电磁脉冲多尺度有限元方法并行计算

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原子结构弛豫的非单调线搜索方法及装置

原子结构弛豫的非单调线搜索方法及装置

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作者：高兴誉刘歆宋海峰胡雨宽方俊杨真赵亚帆王丽芳刘海风 100083 北京市海淀区花园路6号

本发明公开了一种原子结构弛豫的非单调线搜索方法及装置，使用BB步长作为试探步长，从而能够充分利用其优越于SD的局部收敛速度，以及使用非单调线搜索策略来判定试探位置是否被接受，减少调用线搜索算法的次数，从而极大地减少线搜索... 详细信息

标准号: CN114220489A

本发明公开了一种原子结构弛豫的非单调线搜索方法及装置，使用BB步长作为试探步长，从而能够充分利用其优越于SD的局部收敛速度，以及使用非单调线搜索策略来判定试探位置是否被接受，减少调用线搜索算法的次数，从而极大地减少线搜索带来的昂贵开销。

关键词：线搜索非单调原子结构局部收敛试探位置弛豫试探算法调用判定

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含f电子金属电/热导率的第一性原理计算方法及系统

含f电子金属电/热导率的第一性原理计算方法及系统

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作者：宋海峰朱雪燕高兴誉方俊周愈之刘瑜刘海风王帅创 100083 北京市海淀区花园路6号

本发明涉及一种含f电子金属材料电导率、热导率的第一性原理计算方法及系统，能够显著降低镧、锕系材料的电导率和热导率计算结果与实验结果的误差；并且能够使得d‑>f电子跃迁矩阵计算的总浮点操作数从1012量级降低至104，从而... 详细信息

标准号: CN110188429B

本发明涉及一种含f电子金属材料电导率、热导率的第一性原理计算方法及系统，能够显著降低镧、锕系材料的电导率和热导率计算结果与实验结果的误差；并且能够使得d‑>f电子跃迁矩阵计算的总浮点操作数从10¹²量级降低至10⁴，从而大幅提高计算效率。

关键词：电导率热导率计算方法及系统第一性原理金属材料电子跃迁计算效率矩阵计算操作数浮点锕系

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三维并行程序JSNT对HBR-2装置的屏蔽计算与分析

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原子能科学技术 2019年第2期53卷 250-255页

作者：杨超程汤培邓力付元光温丽丽北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

屏蔽计算是反应堆设计的重要环节之一,其计算结果直接影响核系统的寿命以及周边环境的辐射安全。JSNT是由中物院高性能数值模拟软件中心自主研发的三维离散纵标(S_N)中子/光子输运程序,采用区域分解实现大规模并行,具有较高的计算精度... 详细信息

屏蔽计算是反应堆设计的重要环节之一,其计算结果直接影响核系统的寿命以及周边环境的辐射安全。JSNT是由中物院高性能数值模拟软件中心自主研发的三维离散纵标(S_N)中子/光子输运程序,采用区域分解实现大规模并行,具有较高的计算精度和计算效率。本文利用JSNT对HBR-2装置进行屏蔽计算,分析了辐照监督管处和中子剂量测量仪处的中子通量密度分布以及6个核素的放射性比活度,并与实验测量值进行了比较,发现网格划分对计算结果有较大影响,随着网格的加密,计算结果趋于实验值;除在中子剂量测量仪处的^(237)Np(n,f)^(137)Cs和^(238)U(n,f)^( 137)Cs外,计算结果与测量值的相对偏差均小于20%,满足工程要求。

关键词：屏蔽计算 HBR-2 离散纵标大规模并行计算

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高电荷态类锂等电子序列(Z=31~40)1s^22p态能级结构的理论计算

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原子与分子物理学报 2020年第6期37卷 819-823页

作者：胡木宏刘博文徐恩慧马玉龙吴勇辽宁师范大学物理与电子技术学院大连116029 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

利用多组态Dirac-Fock方法,本文研究了高电荷态类锂等电子序列(Z=31~40)离子1s^22p激发态的精细结构.考虑高关联轨道的电子关联影响以及Breit相互作用、量子电动力学效应和原子核运动效应等高阶修正,计算了2P1/2和2P3/2精细能级的本征能... 详细信息

利用多组态Dirac-Fock方法,本文研究了高电荷态类锂等电子序列(Z=31~40)离子1s^22p激发态的精细结构.考虑高关联轨道的电子关联影响以及Breit相互作用、量子电动力学效应和原子核运动效应等高阶修正,计算了2P1/2和2P3/2精细能级的本征能量,能级劈裂结果与已有理论计算一致.结果表明,类锂离子1s^22p态精细结构劈裂满足高电荷态的等电子序列标度规律(~Z4);发现离子空间尺寸随着原子序数增加收缩,相对论轨道1s1/2和2p3/2的径向电荷密度分布趋向于原子核.

关键词：多组态Dirac-Fock方法类锂等电子序列 1s^22p态精细结构劈裂电荷密度

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激光惯性约束聚变中光学汤姆逊散射研究进展

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强激光与粒子束 2020年第9期32卷 52-65页

作者：李志超赵航龚韬李欣杨冬蒋小华郑坚刘永刚刘耀远陈朝鑫李三伟李琦潘凯强郭亮理玉龙徐涛彭晓世吴畅书张桦森郝亮蓝可陈耀桦郑春阳古培俊王峰蔡洪波郑无敌邹士阳杨家敏江少恩张保汉朱少平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 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 中国科学技术大学工程与应用物理系合肥230026

当前,激光惯性约束聚变在越来越接近点火的极端能量密度条件下,实验与模拟的偏离逐渐增大,一个关键原因是缺乏对黑腔等离子体状态及其影响黑腔能量学和内爆对称性的细致研究和判断。光学汤姆逊散射主动式、诊断精确、参数完备的优点,使... 详细信息

当前,激光惯性约束聚变在越来越接近点火的极端能量密度条件下,实验与模拟的偏离逐渐增大,一个关键原因是缺乏对黑腔等离子体状态及其影响黑腔能量学和内爆对称性的细致研究和判断。光学汤姆逊散射主动式、诊断精确、参数完备的优点,使之成为激光惯性约束聚变黑腔等离子体状态参数精密诊断的标准方法。中国面向激光惯性约束聚变研究的光学汤姆逊散射实验技术的发展与神光系列激光装置的建设和在其上开展的物理实验紧密相关。近年来,四倍频汤姆逊散射实验技术在神光III原型和100 kJ激光装置上相继建立,部分实验结果不仅加深了对激光惯性约束聚变靶物理的认识,还反映了实验条件对汤姆逊散射诊断的影响,促进了实验技术的精密化发展。在未来,还需要进一步发展多支路汤姆逊散射、五倍频汤姆逊散射和超热相干汤姆逊散射等新技术,面向点火黑腔条件,大幅提升激光等离子体状态参数的诊断精度,开展新物理机制的探索和研究,在激光惯性约束聚变和其他高能量密度物理科学领域发挥更重要的作用。

关键词：激光惯性约束聚变光学汤姆逊散射等离子体状态参数激光等离子体不稳定性

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