检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2018年第21期67卷 268-276页

作者：李树北京应用物理与计算数学研究所北京100094

高温全电离等离子体的辐射输运问题中,光子与电子的Compton散射与逆Compton散射是其中重要的特性,光子与相对论麦克斯韦电子散射的描述及截面的计算非常复杂且费时.本文提出了一种用于模拟计算光子与相对论麦克斯韦速度分布电子散射截... 详细信息

高温全电离等离子体的辐射输运问题中,光子与电子的Compton散射与逆Compton散射是其中重要的特性,光子与相对论麦克斯韦电子散射的描述及截面的计算非常复杂且费时.本文提出了一种用于模拟计算光子与相对论麦克斯韦速度分布电子散射截面的蒙特卡罗计算方法.给出了各步骤的具体实现办法,推导了对应的计算公式,研究了相对论电子速率抽样方法,编写了光子与相对论电子散射的微观截面的蒙特卡罗计算程序.开展了高温全电离等离子体中,不同能量光子与不同温度电子散射的微观散射截面计算和分析.模拟计算结果显示,在电子温度低于25 keV情况下,本文方法与多重数值积分方法的计算结果非常接近;但随着电子温度继续升高,二者差异逐渐增大并较明显,经分析,可能是本文方法目前的电子速率抽样偏差所致,希望将来能够找到更好的相对论电子速率抽样方法以克服此缺陷.

关键词： Compton散射相对论麦克斯韦电子辐射输运计算蒙特卡罗方法

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流体力学拉氏守恒滑移线算法设计

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物理学报 2015年第19期64卷 185-194页

作者：刘全于明林忠王瑞利北京应用物理与计算数学研究所北京100094

本文在Wilkins滑移线算法的基础上,设计了从区网格边人工黏性对主点施加算法.结合拉氏"相容性格式",通过定义"接触力"和"接触力做功",利用局部修正内能的方法设计了总能量守恒的流体力学拉氏格式.该修正... 详细信息

本文在Wilkins滑移线算法的基础上,设计了从区网格边人工黏性对主点施加算法.结合拉氏"相容性格式",通过定义"接触力"和"接触力做功",利用局部修正内能的方法设计了总能量守恒的流体力学拉氏格式.该修正方法可保证对称性、守恒性;提高数值模拟分辨率.

关键词：相容格式滑移算法守恒接触力

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氘、氦及其混合物状态方程第一原理研究

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物理学报 2015年第9期64卷 389-396页

作者：张其黎张弓木赵艳红刘海风北京应用物理与计算数学研究所北京100094

利用量子分子动力学方法对氘、氦及其混合物的状态方程进行了研究.计算了氦在密度0.32—5 g/cm3,温度1000—50000 K范围内的状态方程,并与化学模型的结果进行了比较;同时计算了冲击Hugoniot曲线,与气炮实验的结果符合得很好.通过计算对... 详细信息

利用量子分子动力学方法对氘、氦及其混合物的状态方程进行了研究.计算了氦在密度0.32—5 g/cm3,温度1000—50000 K范围内的状态方程,并与化学模型的结果进行了比较;同时计算了冲击Hugoniot曲线,与气炮实验的结果符合得很好.通过计算对分布函数及态密度,探讨了氦在高温高压下发生金属—绝缘体转变的机理.计算了氘在密度0.19—0.84 g/cm3,温度20—50000 K范围内的状态方程;并计算了理论Hugoniot状态,由于没有考虑原子的零点运动,在低温区,理论结果比实验值小.对氘氦混合物的状态方程进行了研究,计算了温度和密度区间为100—50000 K,0.19—0.84 g/cm3,不同混合度下的293个状态点的状态方程.对线性混合近似进行了考查,结果表明线性混合近似是一个粗略的近似.

关键词：氘氦量子分子动力学状态方程

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间接驱动内爆靶丸示踪元素Ar发射X光谱线的理论模拟研究

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物理学报 2015年第4期64卷 195-200页

作者：乔秀梅郑无敌高耀明北京应用物理与计算数学研究所北京100094

惯性约束聚变内爆物理研究中,示踪元素X光谱线诊断方法是推测内爆压缩温度、密度以及燃料混合的有效办法,因此,对示踪元素X光发射的规律及其与内爆过程的关系的研究非常必要,有助于通过谱线发射特征诊断内爆状态.以SGIII原型装置的实验... 详细信息

惯性约束聚变内爆物理研究中,示踪元素X光谱线诊断方法是推测内爆压缩温度、密度以及燃料混合的有效办法,因此,对示踪元素X光发射的规律及其与内爆过程的关系的研究非常必要,有助于通过谱线发射特征诊断内爆状态.以SGIII原型装置的实验条件下的内爆过程为例,对内爆靶丸示踪元素Ar发射X光谱线进行了理论模拟.研究了谱线自吸收效应、Ar掺杂浓度、等离子体空间分布不均匀等对Ar发射的X光谱线分布的影响.还对Ar发射X光谱线强度的时间演化及其与内爆过程的关系进行了研究.结果表明,增加掺杂浓度,谱线强度增强,但是谱线自吸收效应的影响也明显增强.示踪元素Ar发射的X光谱线强度的峰值时刻与中子产生速率的峰值时刻接近(前者延迟约15 ps).高温、高密度及合适的电离度是谱线发射的3个条件,在X光谱线发射的峰值时刻,由于燃料芯部Ar等离子体过电离,Ar等离子体发射的X光谱线的空间峰值区域靠近燃料边界区域,占燃料总体积56%的薄壳(厚度～4μm),其发射的X光谱线强度约为总强度的72%.因此,对发射谱线分布拟合得到的空间平均的等离子体温度、密度主要反映这一区域的等离子体状态.

关键词：内爆物理示踪元素 X射线光谱中子产生

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高功率微波窗内外表面闪络击穿流体模拟研究

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物理学报 2014年第18期63卷 346-358页

作者：董烨周前红杨温渊董志伟周海京北京应用物理与计算数学研究所北京100094

建立理论模型,将电磁场时域有限差分方法与等离子体流体模型结合,编制一维电磁场与等离子流体耦合程序,数值研究了3 GHz高功率微波窗内外表面闪络击穿的不同物理过程.研究结果表明:外表面闪络击穿中,输出微波脉宽缩短(未完全截止),窗体... 详细信息

建立理论模型,将电磁场时域有限差分方法与等离子体流体模型结合,编制一维电磁场与等离子流体耦合程序,数值研究了3 GHz高功率微波窗内外表面闪络击穿的不同物理过程.研究结果表明:外表面闪络击穿中,输出微波脉宽缩短(未完全截止),窗体前均方根场强呈驻波分布,波节与波腹位置不变,窗体外表面形成有一层高密(约10^(21)·m^(-3)量级)极薄(约mm量级)等离子体(扩散缓慢),入射波可部分透过该薄层等离子体,脉宽缩短主要源于等离子体吸收效应;降低初始等离子体密度、厚度、入射波场强及缩短入射波脉宽等方式,可不同程度地改善输出脉宽缩短效应.内表面闪络击穿中,窗体前均方根场强亦出现驻波分布f但波节与波腹位置随时间变化),等离子体向波源方向运动;强释气下,输出脉宽缩短(未完全截止),形成多丝状高密(约10^(21)·m^(-3)量级)极薄(约mm量级)等离子体区域(扩散缓慢),间距1/4微波波长,脉宽缩短主要源于等离子体吸收效应;弱释气、低场强下,脉宽缩短有所改善(但最终截止),形成多带状致密(约10^(18)·m^(-3)量级)略厚(mm-cm量级)等离子体区域(扩散较快),间距1/4波长,脉宽缩短主要源于等离子体吸收效应;弱释气、高场强下,脉宽缩短严重(很快截止),形成块状高密(约10^(21)·m^(-3)量级)较厚(约cm量级)等离子体区域(扩散迅速),脉宽缩短主要源于等离子体反射效应.

关键词：高功率微波输出窗沿面闪络击穿电磁场时域有限差分等离子体流体模型

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介质窗横向电磁场分布下的次级电子倍增效应

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物理学报 2013年第19期62卷 482-491页

作者：董烨董志伟杨温渊周前红周海京北京应用物理与计算数学研究所北京100094

本文利用自编P3D3V PIC程序,数值研究了BJ32矩波导传输TE10模式高功率微波在介质窗内、外表面引发的次级电子倍增过程,给出了次级电子3维空间位置分布特征、介质窗表面法向静电场分布规律以及电子数密度分布特性.模拟结果表明:对于介质... 详细信息

本文利用自编P3D3V PIC程序,数值研究了BJ32矩波导传输TE10模式高功率微波在介质窗内、外表面引发的次级电子倍增过程,给出了次级电子3维空间位置分布特征、介质窗表面法向静电场分布规律以及电子数密度分布特性.模拟结果表明:对于介质窗内侧,微波强场区域率先进入次级电子倍增过程;而对于介质窗外侧,则是微波弱场区域优先进入次级电子倍增过程.形成机理可以解释为:微波坡印廷矢量方向与介质窗外表面法向相同而与内表面法向相反,内侧漂移运动导致强场区域电子易于被推回表面,有利于次级电子倍增优先形成;外侧漂移运动导致强场区域电子易于被推离表面,不利于次级电子倍增形成.准3维模型相对1维模型:介质窗内侧次级电子倍增过程中,次级电子倍增进入饱和时间长、饱和次级电子数目少、平均电子能量高、入射微波功率低、沉积功率低;介质窗外侧次级电子倍增过程中,次级电子倍增进入饱和时间短、饱和次级电子数目少、平均电子能量低、入射微波功率低、沉积功率低.沉积功率与入射微波功率比值与微波模式、强度及介质窗内外侧表面关系不大,准3维和1维模型计算结果均在1%—2%左右水平.

关键词：高功率微波介质表面次级电子倍增粒子模拟横向电磁场分布

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炸药爆轰产物Jones-Wilkins-Lee状态方程不确定参数

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物理学报 2016年第10期65卷 241-246页

作者：王言金张树道李华周海兵北京应用物理与计算数学研究所北京100094

Jones-Wilkins-Lee(JWL)状态方程是一种不显含化学反应、由实验方法确定参数的半经验状态方程,能比较精确地描述爆轰产物的膨胀驱动做功过程.在JWL状态方程中有多个未知(不确定)参数需要确定.传统的确定JWL状态方程参数的方法是"... 详细信息

Jones-Wilkins-Lee(JWL)状态方程是一种不显含化学反应、由实验方法确定参数的半经验状态方程,能比较精确地描述爆轰产物的膨胀驱动做功过程.在JWL状态方程中有多个未知(不确定)参数需要确定.传统的确定JWL状态方程参数的方法是"调参数",人为因素影响较大,无法给出参数的不确定性信息.本文利用贝叶斯分析方法研究了炸药的不确定参数,该方法能够基于以往的认识、实验和模拟数据标定(calibration)不确定参数.在本文结果中,不确定参数的后验分布均值与文献结果相符合,基于参数标定结果的数值模拟90%置信区间完全包含实验数据.数值标定结果说明贝叶斯参数标定适用于确定样品炸药的JWL状态方程参数.特别是,在本文JWL状态方程参数标定过程中极大地减少了人为因素的影响.

关键词：炸药爆轰产物 Jones-Wilkins-Lee状态方程不确定参数贝叶斯分析

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全腔输出相对论磁控管输出模式转换结构的理论设计和数值模拟

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物理学报 2018年第18期67卷 318-325页

作者：杨温渊董烨董志伟北京应用物理与计算数学研究所北京100094

采用全腔输出结构后,相对论磁控管径向尺寸显著减小,轴向长度也有较大幅度的缩短.但是,由于输出结构为三个相对独立的扇形波导,实际应用时,一般需要对微波输出模式进行转换.针对全腔输出相对论磁控管,本文研究了两种输出模式转换结构并... 详细信息

采用全腔输出结构后,相对论磁控管径向尺寸显著减小,轴向长度也有较大幅度的缩短.但是,由于输出结构为三个相对独立的扇形波导,实际应用时,一般需要对微波输出模式进行转换.针对全腔输出相对论磁控管,本文研究了两种输出模式转换结构并利用三维全电磁粒子模拟程序对其进行了研究.首先研究了将三个扇形波导角向增宽从而渐变或者突变为一个同轴波导的情况,研究结果表明,两种情况下输出微波功率均大于采用传统三个独立扇形波导输出时的90%,输出模式主要是TEM模.其次研究了输出区由三个扇形输出波导分别变换为三个截面大小与之接近的矩形输出波导的可行性,研究结果表明,注入扇形波导中的TE_(11)模式几乎全部转换为矩形波导中的TE_(10)模式.实际应用时,可根据需要选择上述输出模式转换结构.

关键词：相对论磁控管半透明阴极全腔耦合输出扇形波导

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强冲击加载下延性金属卸载熔化损伤/破碎问题的物理建模及其应用

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物理学报 2022年第24期71卷 278-286页

作者：张凤国刘军何安民赵福祺王裴北京应用物理与计算数学研究所北京100094

强冲击下金属材料卸载熔化损伤/破碎问题是惯性约束聚变和武器工程等领域关注的关键问题之一,基于强冲击金属材料卸载熔化状态下损伤演化过程的特点以及已有的研究,本工作聚焦于解析熔融状态下材料内部孔洞分布特征的演化规律,明确损伤... 详细信息

强冲击下金属材料卸载熔化损伤/破碎问题是惯性约束聚变和武器工程等领域关注的关键问题之一,基于强冲击金属材料卸载熔化状态下损伤演化过程的特点以及已有的研究,本工作聚焦于解析熔融状态下材料内部孔洞分布特征的演化规律,明确损伤演化中后期的孔洞汇合模式,并给出相应的孔洞汇合判据,揭示惯性效应、温度效应以及孔洞汇合对损伤发展和孔洞分布特征变化的影响机理;建立损伤材料孔洞化失稳断裂与材料破碎颗粒度分布特性之间的关联,进而实现金属材料卸载熔化损伤/破碎全过程的物理描述.与现有的物理模型相比,采用新给出的物理模型计算得到的材料卸载熔化损伤/破碎颗粒度分布结果更接近实验回收统计结果.研究成果不仅加深强加载下材料动态损伤演化/破碎机理的物理认识,提升工程结构以及内爆过程材料动态破坏精细化数值模拟结果的置信度,也可以为结构设计优化和性能评估提供物理支持.

关键词：层裂损伤卸载熔化孔洞汇合破碎颗粒度物理描述

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稀薄空气中圆柱腔体内系统电磁脉冲的混合模拟

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物理学报 2022年第5期71卷 215-226页

作者：张含天周前红周海京孙强宋萌萌董烨杨薇姚建生北京应用物理与计算数学研究所北京100094

系统电磁脉冲广泛存在于强电离辐射环境中,且难以有效屏蔽.为了评估稀薄空气对系统电磁脉冲的影响,本文基于粒子-流体混合模拟方法,建立了三维非稳态模型,计算并分析了稀薄空气等离子体的特性以及其与电磁场响应的相互作用.结果表明,压... 详细信息

系统电磁脉冲广泛存在于强电离辐射环境中,且难以有效屏蔽.为了评估稀薄空气对系统电磁脉冲的影响,本文基于粒子-流体混合模拟方法,建立了三维非稳态模型,计算并分析了稀薄空气等离子体的特性以及其与电磁场响应的相互作用.结果表明,压力越高,光电子发射面附近的次级电子数密度越高,轴向分布的梯度越大,腔体中部的电子数密度在20 Torr(1 Torr=133 Pa)下出现峰值,而电子温度随压力升高单调递减.腔体内的稀薄空气等离子体阻碍了空间电荷层的产生,电场响应峰值比真空条件下的低了一个数量级,电场脉冲宽度也显著降低.光电子运动特性决定了电流响应的峰值,压力升高,到达腔体末端的电流先增加再减小.而等离子体电流会抑制总电流的上升速率,并使电流响应出现拖尾.最后,将数值模拟结果与电子束模拟系统电磁脉冲的实验结果进行比较,验证了本文混合模拟模型的可靠性.本研究所采用的混合模拟方法相比于粒子云网格-蒙特卡罗碰撞方法,大幅减小了计算消耗.

关键词：系统电磁脉冲光电子全电磁粒子模拟方法混合模拟

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