检索结果-内蒙古大学图书馆

第十一届全国流体力学学术会议

作者：谢寒松张又升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

由Rayleigh-Taylor(RT),Richtmyer-Meshkov (RM)、Kelvin-Helmholtz(KH)等流体力学界面不稳定性诱导的湍流混合现象广泛存在于自然界和工程问题中,准确预测其演化具有十分重要的意义。考虑到实际问题的高雷诺数及复杂性,在可预见的未来... 详细信息

由Rayleigh-Taylor(RT),Richtmyer-Meshkov (RM)、Kelvin-Helmholtz(KH)等流体力学界面不稳定性诱导的湍流混合现象广泛存在于自然界和工程问题中,准确预测其演化具有十分重要的意义。考虑到实际问题的高雷诺数及复杂性,在可预见的未来,给出统计平均场演化的雷诺系综平均(RANS)方法仍将是工程实践中最具可实现性的选择。RANS方法预测的准确性主要取决于"物理建模"和"模型系数值"。对于后者,传统方法主要基于"经验+调试"的思路进行确定,相应预测结果在普适性、准确性等方面都存在改进空间。本报告将给出一种确定湍流混合模型系数的新方法。主要思想和步骤如下:1、基于对基准混合问题物理演化的深刻认识,解析化表达理想情况下RANS模型解的时空演化剖面;2、将该理想解代入RANS方程后逆向求解RANS方程,给出RANS模型系数之间应该满足的相互约束关系及进一步的值。按照这一逻辑,基于新方法确定的模型系数预测的RANS解接近理想RANS解,从而逼近真实物理解。利用这一新方法,我们成功给出了k-L,k-ε等工程常用湍流混合模型的模型系数值,表明该方法具有较好的通用性。本报告具体讲述新方法在k-ε湍流混合模型中的应用过程及结果:基于新方法确定的湍流模型系数,首次实现了用同一套模型和模型系数准确预测不同混合问题(例如经典RT、RM、KH问题,激波往复冲击的reshock-RM问题,倾斜界面RT混合流动、一维球形内爆混合等)、不同密度比下不同物理量的时间、空间剖面演化。该方法有望运用到其它湍流模型上去,发展成一种确定湍流模型系数的方法论。

关键词：界面不稳定性湍流混合模型系数方法论 k-ε模型

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高密度比瑞利泰勒尖钉混合区对初始扰动的依赖性研究

高密度比瑞利泰勒尖钉混合区对初始扰动的依赖性研究

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第十一届全国流体力学学术会议

作者：倪玮丹张又升曾清红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

瑞利泰勒（Rayleigh-Taylor,RT）湍流混合是指轻流体加速推动受扰动的重流体时,在物质界面处所发生的由不稳定性诱导的湍流混合现象。RT湍流混合广泛存在于自然（如超新星爆炸）和工程（如惯性约束聚变）问题中。上述问题以高密度比R ... 详细信息

瑞利泰勒（Rayleigh-Taylor,RT）湍流混合是指轻流体加速推动受扰动的重流体时,在物质界面处所发生的由不稳定性诱导的湍流混合现象。RT湍流混合广泛存在于自然（如超新星爆炸）和工程（如惯性约束聚变）问题中。上述问题以高密度比R （重、轻流体密度之比）为主要特点,混合宽度h是刻画混合的首要量。RT混合区由位于重流体侧的气泡混合区和位于轻流体侧的尖钉混合区构成。高R下,尖钉混合区宽度h将主导h的演化。已有大量实验表明,在高R下,能够反映h演化的尖钉区二次增长系数α呈散乱分布,但其规律和机理尚不清楚。本文推测尖钉混合区的演化强烈依赖于初始扰动,并且该依赖性是造成同一高R下α呈高分散性的主要原因。由于在高R下,气泡混合区和尖钉混合区相对于初始扰动界面具有高度非对称性,因此本文开展了尖钉混合区对非对称初始扰动的依赖性研究。首先,在二维单模RT的基础上,分别仅改变气泡侧或尖钉侧的初始扰动形式。结果表明,尖钉区增长速度强烈依赖于非对称初始扰动,即使在仅仅改变气泡侧初始扰动的情况下,尖钉区的增长速度也会产生较大变化。进一步的研究表明,在不同初始扰动作用下,由轻重流体交界面相互剪切所诱导的Kelvin-Helmholtz （KH）涡的不同,是造成尖钉区增长速度发生明显变化的内在原因。在高R下,重流体迅速渗透进入轻流体中,KH不稳定性所诱导的涡更靠近与尖钉头部,并对尖钉的增长产生激励作用。通过对尖钉头部涡量的定量统计可知,在不同初始扰动下,尖钉区增长速度与涡量的增长定性一致,说明涡量是影响尖钉区增长速度的内在机制。基于在二维类单模非对称初始扰动中的认识,本文将进一步在二维RT流动中施加复杂多模非对称初始扰动,研究尖钉混合区对初始扰动的依赖性。本文研究将为合理解释高R下尖钉区二次增长系数呈高分散性打下基础,并有望为自然和工程问题中RT混合宽度的预测及控制提供理论支撑。

关键词：瑞利泰勒不稳定性尖钉区高密度比初始扰动

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氢氘物态方程研究进展

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高压物理学报 2018年第5期32卷 1-24页

作者：刘海风张弓木张其黎宋红州李琼赵艳红孙博宋海峰北京应用物理与计算数学研究所北京100094

针对近二十多年的氢氘物态方程理论研究工作进行了综述分析,结合本课题组改进的自由能模型、直接量子蒙特卡洛和量子分子动力学方法的模拟结果,对多个研究小组采用不同方法获得的氢氘宽区物态方程数据进行了定量评估分析。结果表明:在... 详细信息

针对近二十多年的氢氘物态方程理论研究工作进行了综述分析,结合本课题组改进的自由能模型、直接量子蒙特卡洛和量子分子动力学方法的模拟结果,对多个研究小组采用不同方法获得的氢氘宽区物态方程数据进行了定量评估分析。结果表明:在当前理论框架下,仅基于第一原理数值模拟得到的氢氘物态方程能够描述的热力学相空间有限;多模型集成的H-REOS.3数据库在105K以下温度与数值模拟结果的相对差别较大,且数据稀少,二者均不能满足工程应用需求。建议采用基于半经验模型的宽区域物态方程研究方法,即结合高精度的实验研究、数值模拟和解析模型,构建满足工程应用需求的氢氘宽区实用物态方程。

关键词：氢氘物态方程自由能模型量子蒙特卡洛量子分子动力学

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GEO航天器表面充电效应及电流分布特性分析

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河北师范大学学报（自然科学版） 2020年第6期44卷 493-499页

作者：郝建红黄赛赵强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

处于复杂等离子体环境的地球同步轨道中的航天器,由于表面材料与空间等离子体相互作用,将使航天器表面出现充电效应,最终导致静电放电现象继而影响航天器电子设备的正常运行以及热控材料的性能.基于欧洲航天局开发的航天器表面充电仿真... 详细信息

处于复杂等离子体环境的地球同步轨道中的航天器,由于表面材料与空间等离子体相互作用,将使航天器表面出现充电效应,最终导致静电放电现象继而影响航天器电子设备的正常运行以及热控材料的性能.基于欧洲航天局开发的航天器表面充电仿真软件,模拟了服从双麦克斯韦分布的等离子体中地球同步轨道航天器的表面充电情况;计算分析了航天器各部位表面总电流的变化情况以及各粒子电流在充电过程中的作用,并给出了航天器各部位的表面电势分布,以及航天器充电过程中空间电势分布对充电效应的影响.

关键词：航天器表面充电地球同步轨道双麦克斯韦分布等离子体

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界面不稳定性诱导的湍流混合模型研究

界面不稳定性诱导的湍流混合模型研究

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第十一届全国流体力学学术会议

作者：肖梦娟张又升田保林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

界面不稳定性例如Rayleigh-Taylor (RT),Richtmyer-Meshkov(RM)以及Kelvin-Helmholtz(KH),诱导发生的湍流混合过程广泛存在于自然现象(例如超新星爆发)及工程应用(例如惯性约束聚变,ICF)中。考虑到实际工程问题都具有极大的雷诺数及足... 详细信息

界面不稳定性例如Rayleigh-Taylor (RT),Richtmyer-Meshkov(RM)以及Kelvin-Helmholtz(KH),诱导发生的湍流混合过程广泛存在于自然现象(例如超新星爆发)及工程应用(例如惯性约束聚变,ICF)中。考虑到实际工程问题都具有极大的雷诺数及足够长的演化时间,给出统计平均场的雷诺平均方法(RANS)是现在工程研究最为有效的选择。然而,在实际问题中,各种稳定性通常同时存在且高度耦合;在浮力、激波、剪切效应的共同作用下流动的物理参数变化域非常宽泛,这对湍流混合模型的精确性和一致性刻画带来了极大挑战。为此,本文将基于两方程K-L湍流混合模型,从以下三个方面对模型的实现进行改进:1,改进现有湍流混合模型的封闭形式来对流动进行更加精确地描述,具体包括通过包含雷诺应力的偏应力分量来刻画KH剪切效应、采用特征加速度的判别方法来区分RT及RM(从而对浮力效应进行更加精确地刻画)、采用焓扩散来封闭能量方程的湍流扩散项;2,系统地改进模型系数的确定方式,使得模型在同一套参数下能适用于不同物理条件下的流动;3,改进模型的数值实现方式,对初始条件及数值格式进行测试,保证在数值执行的过程中计算是物理且稳定(无振荡)的,不干扰湍流混合模型的执行性能。通过上述三方面的改进,本文实现了对于宽泛物理条件下经典RT,RM,KH混合流动及复杂混合流动,包括激波往复冲击的平面RM混合流动、二维倾斜界面RT混合流动"tilted-rig"、球形内爆等的高精度统一刻画。该模型有望进一步发展为高置信度的工程湍流混合模型,成为研究极端条件下复杂湍流混合问题的有力工具。

关键词： Rayleigh-Taylor Richtmyer-Meshkov 湍流混合 Kelvin-Helmholtz K-L模型

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系统电磁脉冲一维边界层的数值模拟

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强激光与粒子束 2018年第1期30卷 39-44页

作者：孙会芳董志伟张芳北京应用物理与计算数学研究所北京100094

应用准第一性原理的PIC程序对系统电磁脉冲(SGEMP)一维边界层进行数值模拟,研究无限大介质板发射单一能量为2keV、发射率为3.3×1020 m^(-2)·s^(-1)的光电子,发射角分布为余弦角分布,且平板上留下等量正电荷时的SGEMP效应,得... 详细信息

应用准第一性原理的PIC程序对系统电磁脉冲(SGEMP)一维边界层进行数值模拟,研究无限大介质板发射单一能量为2keV、发射率为3.3×1020 m^(-2)·s^(-1)的光电子,发射角分布为余弦角分布,且平板上留下等量正电荷时的SGEMP效应,得出稳态后电子所能到达的最大距离约在5.8~7.5cm之间振荡;发射表面z=0处的电荷密度在(6.0~9.0)×10^(-6)C/m^3之间振荡;表面电场值在50~55kV/m之间振荡;边界层达到准稳态的时间约为14.0ns。将稳态模拟结果和理论估算结果进行对比,模拟结果较理论结果更加准确、形象地反映出SGEMP一维边界层的形成过程及稳态结构。

关键词：光电子系统电磁脉冲一维边界层全电磁粒子模拟方法

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不同喷压比下欠膨胀射流对特征频率激励的响应

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推进技术 2019年第6期40卷 1239-1246页

作者：李晓鹏周蕊庄法坤曹逻炜谢国山范学军中国特种设备检测研究院北京100029 北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京100094 中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室北京100190

为了揭示欠膨胀激励射流的流动机理,以及考察不同喷压比下射流对相同激励的流动响应,采用大涡模拟方法,对喷压比NPR=5.60和9.34的欠膨胀定常射流和激励射流进行了三维数值计算。激励频率为定常射流中固有的轴对称频率fe=14.569kHz,激励... 详细信息

为了揭示欠膨胀激励射流的流动机理,以及考察不同喷压比下射流对相同激励的流动响应,采用大涡模拟方法,对喷压比NPR=5.60和9.34的欠膨胀定常射流和激励射流进行了三维数值计算。激励频率为定常射流中固有的轴对称频率fe=14.569kHz,激励形式为在射流喷管入口处施以正弦压力扰动。结果表明,特征频率激励影响射流的声场特征,缩小射流核心区的范围,减少射流近场的激波胞格数目,并影响射流气体与环境空气的混合。同时,激励射流的特征频率转变为激励频率及其高阶倍频,激励射流的主不稳定模态均为轴对称模态。其中,NPR=9.34的欠膨胀射流的主不稳定模态和外加压力扰动的形式相一致,射流与外加激励发生了更加剧烈的流动耦合和响应。这使得在NPR=9.34时,射流核心区长度减小得更多,压力脉动的振幅更大,激励对射流混合的增强作用更加明显。

关键词：欠膨胀射流喷压比特征频率激励大涡模拟流动响应

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面向重大任务软件研发与管理模式研究

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项目管理技术 2019年第2期17卷 16-21页

作者：郭强王瑞利北京应用物理与计算数学研究所北京100094

分析重大科研任务中大型应用软件研发模式与管理的现状,重点探讨现存的若干问题,结合笔者多年从事复杂工程软件研发与管理的经验,提出面向重大任务软件研发与管理模式的策略建议。

关键词：重大工程高置信度任务软件研发与管理模式策略建议

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高海拔地区广延大气簇射过程模拟与分析

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河北师范大学学报（自然科学版） 2020年第6期44卷 486-492页

作者：徐致伟范杰清赵强郝建红董志伟张芳薛碧曦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

研究了初始高能质子和电子入射条件下的广延大气簇射,当高能质子与电子穿越大气层时与大气组分发生相互作用,产生次级粒子,次级粒子能量足够高时会在向下飞行时再次发生碰撞,产生新的次级粒子,从而形成级联簇射.由于宇宙线初始能量极大... 详细信息

研究了初始高能质子和电子入射条件下的广延大气簇射,当高能质子与电子穿越大气层时与大气组分发生相互作用,产生次级粒子,次级粒子能量足够高时会在向下飞行时再次发生碰撞,产生新的次级粒子,从而形成级联簇射.由于宇宙线初始能量极大,甚至可达1020 eV,故其经广延大气簇射过程到达地表时粒子可能对地表电网等设施造成恶劣影响,因而该现象越发引起研究者的重视.利用蒙特卡洛方法模拟分析了到达高海拔近地观测面的簇射射线中所包含的主要粒子种类、各种类粒子所占份额及其横向分布情况.所得模拟结果为进一步分析其对高海拔地区高压电网及敏感电气设施的安全防护奠定理论基础.

关键词：极高能宇宙线模拟分析广延大气簇射粒子数目粒子能量横纵向分布

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基于非嵌入多项式混沌的爆轰不确定度量化

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计算力学学报 2019年第5期36卷 672-677页

作者：梁霄王瑞利山东科技大学数学学院青岛266590 北京应用物理与计算数学研究所北京100089

固体炸药爆轰是极为复杂的极端物理和化学过程,发生在极小的时间尺度和极小的空间尺度内,产生极高的爆压和极快的爆速,给理论研究和实验带来巨大的挑战,数值模拟成为极为重要的研究手段。验证、确认和不确定度量化综合了实验和数值模拟... 详细信息

固体炸药爆轰是极为复杂的极端物理和化学过程,发生在极小的时间尺度和极小的空间尺度内,产生极高的爆压和极快的爆速,给理论研究和实验带来巨大的挑战,数值模拟成为极为重要的研究手段。验证、确认和不确定度量化综合了实验和数值模拟的优点。针对圆筒试验问题,使用基于全张量积的多元非嵌入多项式混沌方法,给出了初始密度和JWL参数不确定时、圆筒位置和速度的期望、方差以及置信区间。结果发现试验数据均落在置信区间内。最后,使用信息熵方法给出实验不确定度量化,从而确认了模型的有效性。

关键词：爆轰波非嵌入多项式混沌圆筒试验张量积不确定度量化

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