检索结果-内蒙古大学图书馆

计算物理 2021年第2期38卷 127-130页

作者：郭柏灵北京应用物理与计算数学研究所北京100088

1933年6月,爱因斯坦在牛津大学的斯宾塞讲座(Herbert Spencer lecture)中首次公开提出了把数学方法应用到物理研究中的想法。在题为《理论物理的方法》演讲中,他充满自信地说到:"……我相信,那些能够解释自然现象的基本物理概念及... 详细信息

1933年6月,爱因斯坦在牛津大学的斯宾塞讲座(Herbert Spencer lecture)中首次公开提出了把数学方法应用到物理研究中的想法。在题为《理论物理的方法》演讲中,他充满自信地说到:"……我相信,那些能够解释自然现象的基本物理概念及将这些概念联系在一起的物理定律,是可以通过纯数学的方法来找到的。"

关键词：牛津大学物理定律理论物理数学方法书评世界的语言斯宾塞物理概念

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颅脑爆炸伤数值模拟研究进展:建模、力学机制及防护

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爆炸与冲击 2023年第6期43卷 1-36页

作者：康越马天黄献聪庄茁柳占立曾繁黄超军事科学院系统工程研究院北京100010 清华大学航天航空学院北京100084 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京100088

爆炸致创伤性脑损伤是现代战争和爆炸事故中最常见的伤亡之一。近年来由爆炸波引起的轻度原发性颅脑冲击伤在士兵伤患中占大多数,引起了研究人员重视。由于伦理和技术方面的限制,人体爆炸实验难以开展,数值模拟已经成为研究颅脑爆炸伤... 详细信息

爆炸致创伤性脑损伤是现代战争和爆炸事故中最常见的伤亡之一。近年来由爆炸波引起的轻度原发性颅脑冲击伤在士兵伤患中占大多数,引起了研究人员重视。由于伦理和技术方面的限制,人体爆炸实验难以开展,数值模拟已经成为研究颅脑爆炸伤的重要手段之一。合理的物理建模结合可靠的模型和参数,能够定量给出爆炸冲击波作用下人体头部和大脑的生物力学响应,揭示大脑损伤的力学机制,这些对于认识颅脑爆炸伤的生物力学特性以及单兵防护装备的设计和优化都具有重要的意义。本文旨在为研究人员提供有关原发性颅脑爆炸伤数值模拟方面研究现状的背景信息,以及在计算建模、力学机制和防护3个方面的进展。重点针对大脑的多尺度性质及颅脑爆炸伤的生物力学建模,介绍了脑组织的线弹性、超弹性和黏超弹性本构模型,人头有限元模型在大脑结构、网格尺寸等方面的发展和演化,以及颅脑爆炸伤的宏观、介观和多尺度建模和数值模拟方法。针对颅脑爆炸伤的波传播直接作用、脑血管系统的影响,以及全身响应的连续过程,分析和讨论了数值模拟得到的力学机制证据。介绍了颅脑爆炸伤防护策略的数值模拟研究进展,如提高头部封闭性的重要性、新结构和新材料的应用。最后,对当前颅脑爆炸伤的数值模拟研究和应用进行了总结,并确定了未来需要发展和改进的地方。

关键词：创伤性脑损伤冲击波建模致伤机制防护

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非正交网格上满足极值原理的扩散格式

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计算数学 2021年第1期43卷 1-16页

作者：袁光伟北京应用物理与计算数学研究所北京100094

构造了非正交网格上扩散方程新的非线性单元中心型有限体积格式,证明了该格式满足离散极值原理,且在适当条件下具有强制性、以及在离散H^(1)范数下解的有界性和一阶收敛性.

关键词：扩散方程非线性有限体积格式离散极值原理有界性收敛性

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弹塑性问题壁热误差分析及抑制方法

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计算物理 2024年第5期41卷 569-581页

作者：李肖沈智军郭虹平方俊张红平深圳技术大学大数据与互联网学院广东深圳518118 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 包头师范学院数学科学学院内蒙古包头014030

使用单元中心型拉氏Godunov方法,研究理想弹塑性流体的数值格式和减少壁热误差的方法。给出Godunov格式的黏性修正方程,描述初值间断情况下黏性激波的形成和传播过程,分析修正方程的黏性行为和壁热误差的关系。在此基础上,提出一个HLLC... 详细信息

使用单元中心型拉氏Godunov方法,研究理想弹塑性流体的数值格式和减少壁热误差的方法。给出Godunov格式的黏性修正方程,描述初值间断情况下黏性激波的形成和传播过程,分析修正方程的黏性行为和壁热误差的关系。在此基础上,提出一个HLLC型近似黎曼解法器。在该解法器中,引入一种自适应热通量黏性项用来抑制界面处的内能和密度壁热误差;提出一个额外接触速度用来抑制偏应力的过热现象。

关键词：弹塑性流体黎曼解法器 HLLC 壁热

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面向工程应用的流体界面失稳湍流混合问题建模进展

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计算物理 2024年第6期41卷 732-745页

作者：肖梦娟谢寒松宾远为张又升北京应用物理与计算数学研究所北京100094 计算物理全国重点实验室北京100088 北京大学应用物理与技术研究中心北京100871 北京大学工学院湍流与复杂系统国家重点实验室北京100871

流体力学界面不稳定性诱导的湍流混合现象广泛存在于各类自然现象和工程问题中。特别地,在工程流动问题中,一般涉及的是复杂初始扰动诱导下的湍流混合问题。这类混合问题往往多混合机制共存、主控参数宽泛剧烈变化。准确预测这些复杂性... 详细信息

流体力学界面不稳定性诱导的湍流混合现象广泛存在于各类自然现象和工程问题中。特别地,在工程流动问题中,一般涉及的是复杂初始扰动诱导下的湍流混合问题。这类混合问题往往多混合机制共存、主控参数宽泛剧烈变化。准确预测这些复杂性下混合区时空演化对于工程实践至关重要,雷诺平均Navier-Stokes(RANS)和大涡模拟(LES)是工程应用最为可行的数值模拟方法。但是,现有RANS和LES建模面临难以统一预测各类混合问题等工程应用的难点。本文从工程应用视角,综述目前在RANS和LES建模方面的认识、存在的问题,以及团队的最新研究进展。

关键词：界面不稳定性湍流混合雷诺平均Navier-Stokes模型大涡模拟模型

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PBX9502冲击Hugoniot曲线的参数标定和不确定度量化

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弹道学报 2024年第1期36卷 104-110页

作者：梁霄张培红王瑞利陈江涛山东科技大学数学与系统科学学院山东青岛266590 中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

冲击Hugoniot试验不可避免地受到不确定因素的扰动,冲击Hugoniot关系的参数标定和不确定度量化对理解爆轰多物理过程的动力行为极为关键。首先,收集Los Alamos实验室的粒子速度-冲击波速度试验数据,通过不确定度传递律计算冲击波速度的... 详细信息

冲击Hugoniot试验不可避免地受到不确定因素的扰动,冲击Hugoniot关系的参数标定和不确定度量化对理解爆轰多物理过程的动力行为极为关键。首先,收集Los Alamos实验室的粒子速度-冲击波速度试验数据,通过不确定度传递律计算冲击波速度的标准不确定度,结果表明不能仅仅依靠绝对偏差的大小来判断异常值。采用基于绝对偏差距离的自适应聚类异常值检测法,剔除试验数据中的异常干扰点。其次,针对清洗后的试验数据,利用最小二乘回归方法拟合粒子速度-冲击波速度的冲击Hugoniot关系,并利用统计理论推导出Hugoniot参数的不确定度。进而,使用国内试验装置和试验数据,通过建立合适的误差公式,将Hugoniot曲线的预测值与试验值做比对,预测结果与试验结果吻合良好。结果还表明:清洗后的Hugoniot关系能更准确地预测PBX9502的冲击动力行为,确认标定参数的有效性。最后,将Chapman-Jouguet理论结合合理的假设和近似,给出了基于Hugoniot关系爆压的计算公式,给出了爆压的不确定度量化。研究结果能为发展强预测能力、高可信度软件提供保证。

关键词：异常值检测冲击Hugoniot关系自适应聚类不确定度量化参数标定 Chapman-Jouguet理论

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磁绝缘线振荡器中模式竞争的物理分析和数值模拟

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物理学报 2020年第19期69卷 315-323页

作者：杨温渊董烨孙会芳董志伟北京应用物理与计算数学研究所北京100094

作为一种紧凑型高功率微波器件,磁绝缘线振荡器在起振过程中容易出现模式竞争现象,如果不能对其进行有效抑制,可能导致器件的最终输出性能下降.由于磁绝缘线振荡器中波束互作用区通常采用同轴盘荷波导作为其慢波结构,因此本文从同轴盘... 详细信息

作为一种紧凑型高功率微波器件,磁绝缘线振荡器在起振过程中容易出现模式竞争现象,如果不能对其进行有效抑制,可能导致器件的最终输出性能下降.由于磁绝缘线振荡器中波束互作用区通常采用同轴盘荷波导作为其慢波结构,因此本文从同轴盘荷波导中几个可能被相对论电子束激发的低阶本征模与电子束之间的色散关系入手,分析了三种类型的模式竞争的特点、产生的可能原因以及削弱方法.基于以上分析,给出了一种高功率紧凑型L波段磁绝缘线振荡器的物理模型,并利用全电磁三维粒子程序对其进行了冷腔和热腔的数值模拟.结果表明,由于结构不完全对称和电子发射可能存在一定的非均匀性,器件运行初期互作用区有竞争模式HEM11模出现,与理论分析一致;起振一小段时间后(10 ns左右),互作用区基模增长加快,高阶模被抑制.进一步优化后器件在基模获得了高效率和高功率微波输出,饱和时输出功率约为8.1 GW,输出效率达到了18%,模式纯度约为97%.本文研究结果可为磁绝缘线振荡器运行过程中出现的竞争模式的识别和输出性能优化提供理论参考和依据.

关键词：磁绝缘线振荡器模式竞争数值模拟

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弱导电薄层介质材料电磁耦合等效计算方法研究

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强激光与粒子束 2024年第4期36卷 187-194页

作者：鲍献丰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京100088 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

面向核电磁脉冲等强电磁环境下复合材料壳体平台的电磁环境效应分析需求,根据Maxwell-Ampere定理的积分形式,分析得到了时域有限差分方法在处理弱导电薄层介质材料参数时的等效计算方法,即当介质等效波长远大于模型厚度时,可将薄层模型... 详细信息

面向核电磁脉冲等强电磁环境下复合材料壳体平台的电磁环境效应分析需求,根据Maxwell-Ampere定理的积分形式,分析得到了时域有限差分方法在处理弱导电薄层介质材料参数时的等效计算方法,即当介质等效波长远大于模型厚度时,可将薄层模型适当增厚,同时等比例减小其电导率,参数等效前后模型的电磁耦合特性基本相同。该方法通过等效增厚薄层材料从而实现增大空间离散步长,减少网格量的目的,不需要改变传统时域有限差分方法的时间步进格式,不会破坏计算的稳定性。无限大有耗介质薄板、薄层球体、含薄层壳体无人机电磁耦合等算例表明,在包含毫米级厚度弱导电介质薄层壳体平台的核电磁脉冲耦合模拟中,该方法具有较好的适用性。

关键词：弱导电介质薄层材料时域有限差分方法电磁耦合等效计算

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求解时间发展方程的机器学习方法

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计算物理 2024年第6期41卷 772-782页

作者：郭嘉玮王涵谷同祥天津师范大学数学科学学院天津300387 天津师范大学数学与交叉科学研究院天津300387 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 北京大学应用物理与技术研究中心北京100871

近年来,使用机器学习方法求解微分方程在不同领域受到越来越多的关注,然而机器学习方法在求解时间发展方程上遇到许多问题。本文从数据驱动的深度学习方法和基于方程学习的深度学习方法两个方面对现阶段针对时间发展方程的机器学习求解... 详细信息

近年来,使用机器学习方法求解微分方程在不同领域受到越来越多的关注,然而机器学习方法在求解时间发展方程上遇到许多问题。本文从数据驱动的深度学习方法和基于方程学习的深度学习方法两个方面对现阶段针对时间发展方程的机器学习求解方法进行总结,并介绍在不同神经网络架构下针对性的求解算法。总结了使用物理信息引入的神经网络方法求解时间发展方程的训练特点与最新工作,并对未来工作进行展望。

关键词：神经网络方法机器学习方法时间发展方程

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高压下FCC相金属氢结构稳定性和非谐效应的理论研究

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计算物理 2022年第2期39卷 159-164页

作者：王晓慧张平中国石油大学(北京) 理学院物理系北京 102249 北京应用物理与计算数学研究所北京 100088

利用第一性原理分子动力学方法研究金属氢体系的非简谐效应,给出金属氢的声子谱,讨论金属氢声子谱的温度效应.计算得到氢的同位素氕、氘和氚的FCC相在非零温下的声子谱,不同温度下的声子谱对比发现零温下3.6 TPa为热力学稳定的临界压强... 详细信息

利用第一性原理分子动力学方法研究金属氢体系的非简谐效应,给出金属氢的声子谱,讨论金属氢声子谱的温度效应.计算得到氢的同位素氕、氘和氚的FCC相在非零温下的声子谱,不同温度下的声子谱对比发现零温下3.6 TPa为热力学稳定的临界压强点,而有限温度下(100 K)临界压强点降到2.8 TPa,非简谐效应显著地改变了体系的结构稳定性和声子振动性质.

关键词：金属氢非简谐效应声子谱第一性原理分子动力学

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