检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2015年第23期64卷 177-184页

作者：刘军付峥冯其京王裴北京应用物理与计算数学研究所北京100094

本文对柱面两极点起爆情况下滑移爆轰波驱动两层金属飞层对碰凸起和微射流形成进行了模拟研究.铅飞层内界面走时计算结果与实验结果能够较好符合.在两极位置铅飞层内部出现断裂并形成空腔,内壁面则形成鼓包型凸起;在赤道位置飞层内壁面... 详细信息

本文对柱面两极点起爆情况下滑移爆轰波驱动两层金属飞层对碰凸起和微射流形成进行了模拟研究.铅飞层内界面走时计算结果与实验结果能够较好符合.在两极位置铅飞层内部出现断裂并形成空腔,内壁面则形成鼓包型凸起;在赤道位置飞层内壁面凸起后断裂产生大尺度金属颗粒,其和微喷射形成的小尺度颗粒叠加构成了对碰区凸起现象.在铅飞层内表面微喷射现象的研究中发现,两极附近的微喷物质最大速度逐渐下降,而对碰区附近的微喷颗粒最大速度反而随时间逐渐增高.之后,通过设计沟槽型微喷计算模型,验证了在两极和赤道上铅飞层内表面产生的初始微喷射最大速度能够由同一均匀缺陷表面所产生.最后,通过数值模拟分析研究初步给出了该问题中抑制金属飞层对碰凸起和微喷现象的方法.

关键词：爆轰驱动对碰凸起微射流金属飞层

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混合物状态方程的计算

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物理学报 2015年第6期64卷 262-267页

作者：周洪强于明孙海权何安民陈大伟张凤国王裴邵建立北京应用物理与计算数学研究所北京100094

多介质流体动力学过程的数值模拟往往涉及混合物状态方程的计算.做图法和Newton法是混合物状态方程计算常采用的方法,前者虽直观精度却差,后者计算效率高却只具有局部收敛性,当解与其初始猜测值相差较远时Newton法不一定能够获得收敛解... 详细信息

多介质流体动力学过程的数值模拟往往涉及混合物状态方程的计算.做图法和Newton法是混合物状态方程计算常采用的方法,前者虽直观精度却差,后者计算效率高却只具有局部收敛性,当解与其初始猜测值相差较远时Newton法不一定能够获得收敛解.为此,本文给出一种具有大范围收敛性的嵌入算法(imbedding method)求解混合物状态方程,其基本思想是通过引入嵌入参数,将待解的混合物状态方程和易解的混合物状态方程线性组合,构成嵌入方程组,当嵌入参数从0连续地变化到1时,嵌入方程组的解由易解的混合物状态方程的解连续地变化为待解的混合物状态方程的解.嵌入方程组可由Newton法迭代求解,也可转化为以嵌入参数为自变量的常微分方程组,从而易于由成熟的计算方法如梯形法等进行求解.进一步利用热力学基本关系,Maxwell形式的微分方程描述了压力和温度随嵌入参数的演化速率与应变速率和组分质量分数演化速率的关系.对铅锡混合物热力学量的计算表明了本文算法的有效性.

关键词：混合物状态方程迭代法 Maxwell方程

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利用一维Vlasov和Maxwell方程模拟激光等离子体相互作用

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物理学报 2007年第12期56卷 7084-7089页

作者：刘占军朱少平曹莉华郑春阳北京应用物理与计算数学研究所北京100088

应用一维Vlasov和Maxwell耦合程序详细研究了激光等离子体相互作用中的基本问题——受激拉曼散射(SRS).通过研究发现,SRS的产生与电子速度分布函数在相空间中的结构密切相关,当电子速度分布函数形成相空间涡旋时,背向SRS光大幅增加,而... 详细信息

应用一维Vlasov和Maxwell耦合程序详细研究了激光等离子体相互作用中的基本问题——受激拉曼散射(SRS).通过研究发现,SRS的产生与电子速度分布函数在相空间中的结构密切相关,当电子速度分布函数形成相空间涡旋时,背向SRS光大幅增加,而当电子等离子体波相速度附近的电子速度分布函数曲线变平坦后,背向SRS光基本停止发生.在模拟中观测到了SRS的爆发、电子速度分布函数形成相空间涡旋、电子俘获等清晰的物理图像.

关键词： Vlasov-Maxwell模拟受激拉曼散射

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基于MULTI2D-Z程序的Z箍缩动态黑腔形成过程模拟

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物理学报 2017年第12期66卷 203-215页

作者：陈忠旺宁成北京应用物理与计算数学研究所北京100088

对辐射流体力学程序MULTI-2D进行改造,增加磁场演化方程程序模块,自洽地在运动方程模块中增加洛伦兹力,在能量方程模块中增加欧姆加热,将它改造成辐射磁流体力学程序MULTI2D-Z.验证了新增磁场程序模块的可靠性,并发现温度和密度的增大... 详细信息

对辐射流体力学程序MULTI-2D进行改造,增加磁场演化方程程序模块,自洽地在运动方程模块中增加洛伦兹力,在能量方程模块中增加欧姆加热,将它改造成辐射磁流体力学程序MULTI2D-Z.验证了新增磁场程序模块的可靠性,并发现温度和密度的增大会抑制磁场的扩散,负径向速度梯度的流体对流也会抑制磁场的扩散.利用改造好的MULTI2D-Z程序模拟了峰值为8 MA的脉冲电流驱动的钨丝阵Z箍缩动态黑腔形成过程.得到了X光功率(约30 TW)和能量(约300 k J)、泡沫辐射温度(约120 eV)、箍缩轨迹等模拟结果.在动态黑腔形成过程中,磁场主要分布在钨主体等离子体中;辐射向内传播,烧蚀泡沫柱而使它膨胀;辐射热波在被撞击的泡沫柱中传播,其传播速度比物质温度传播得快,当辐射热波传播到中心轴时泡沫柱中的辐射场变得比较均匀,并且除了冲击波处外辐射温度与物质温度基本上没有分离.这些模拟结果可增强人们对磁场扩散和对流规律以及动态黑腔形成机制的理解,同时表明了MULTI2D-Z程序可成为Z箍缩及其应用的新的程序模拟工具.

关键词： Z箍缩动态黑腔辐射磁流体 MULTI-2D程序

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释气对介质沿面闪络击穿影响的粒子模拟

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物理学报 2014年第2期63卷 312-320页

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

为研究释气下的高功率微波介质沿面闪络击穿物理机制,首先建立了理论模型,包括:动力学方程、粒子模拟算法、次级电子发射、蒙特卡罗碰撞模型以及碰撞退吸附气体分子模型;其次,基于理论模型,编制了1D3V PIC-MCC程序,分别研究了弱退吸附... 详细信息

为研究释气下的高功率微波介质沿面闪络击穿物理机制,首先建立了理论模型,包括:动力学方程、粒子模拟算法、次级电子发射、蒙特卡罗碰撞模型以及碰撞退吸附气体分子模型;其次,基于理论模型,编制了1D3V PIC-MCC程序,分别研究了弱退吸附、强退吸附以及释气分子运动速率对沿面闪络击穿的影响.研究结果表明:介质沿面闪络击穿本质是沉积功率的持续增加.弱退吸附下,次级电子倍增占优,随着退吸附系数的增加,碰撞电离效应对次级电子倍增有促进作用,主要表现为介质窗表面静电场、表面碰撞电子平均能量以及表面碰撞电子数目的增加,此处的表面碰撞电子主要是次级电子倍增形成的;释气分子运动速率高导致介质面附近气压下降,不利于次级电子与气体分子间碰撞电离过程形成.强退吸附下,气体碰撞电离效应占优,随着退吸附系数的增加,离子数增加速度表现为电离频率增加的指数增长形式,碰撞电离效应对次级电子倍增有抑制作用,主要表现为介质窗表面静电场为负、表面碰撞电子平均能量的降低,但是表面碰撞电子数目却得以增加,此处的表面碰撞电子主要是贴近介质面的气体碰撞电离形成的;释气分子运动速率高导致气体厚度增加,扩大了气体碰撞电离作用区域,有利于气体碰撞电离.

关键词：高功率微波表面释气介质沿面闪络击穿蒙特卡罗碰撞粒子模拟

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光子与相对论麦克斯韦分布电子散射的能谱角度谱研究

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物理学报 2019年第1期68卷 186-196页

作者：李树北京应用物理与计算数学研究所北京100094

光子与相对论麦克斯韦分布电子散射的描述及能谱角度谱计算非常复杂且费时.本文提出了一种光子与相对论麦克斯韦速度分布电子散射的蒙特卡罗(MC)模拟方法,该方法能够细致模拟高温等离子体中任意能量光子与任意温度电子的Compton和逆Comp... 详细信息

光子与相对论麦克斯韦分布电子散射的描述及能谱角度谱计算非常复杂且费时.本文提出了一种光子与相对论麦克斯韦速度分布电子散射的蒙特卡罗(MC)模拟方法,该方法能够细致模拟高温等离子体中任意能量光子与任意温度电子的Compton和逆Compton散射问题.对于散射后光子的能谱和角度谱参数,可以根据电子温度抽样若干不同状态的电子,分别模拟其与光子发生散射,可以得到各次散射后的光子能量和偏转角度,取统计平均后的结果即可获得该光子与该温度电子散射的能谱和角度谱分布.根据该方法编写了光子与相对论电子散射MC模拟程序,开展了高温全电离等离子体中光子与相对论电子散射的能谱角度谱计算和分析,分析结果显示:热运动电子将展宽出射光子能谱,且低能光子与高温电子散射后的蓝移现象明显;出射光子的角度谱很复杂,其决定于入射光子能量、出射光子能量及电子温度.基于该方法计算并以数表形式给出的光子-相对论电子散射能谱角度谱数据,可以供辐射输运数值模拟程序使用.

关键词：光子电子散射相对论麦克斯韦电子能谱和角度谱蒙特卡罗方法

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Z箍缩动态黑腔形成过程和关键影响因素数值模拟研究

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物理学报 2015年第23期64卷 212-220页

作者：肖德龙孙顺凯薛创张扬丁宁北京应用物理与计算数学研究所北京100088

在Z箍缩动态黑腔研究中,认识黑腔形成物理过程及主要特征,明确优化黑腔辐射的关键参数,是实验物理设计的重要基础.本文针对W丝阵填充CH泡沫转换体的负载构型,利用一维辐射磁流体程序,在8 MA驱动电流条件下开展了动态黑腔形成过程和关键... 详细信息

在Z箍缩动态黑腔研究中,认识黑腔形成物理过程及主要特征,明确优化黑腔辐射的关键参数,是实验物理设计的重要基础.本文针对W丝阵填充CH泡沫转换体的负载构型,利用一维辐射磁流体程序,在8 MA驱动电流条件下开展了动态黑腔形成过程和关键影响因素的数值模拟研究.结果表明,丝阵等离子体与泡沫转换体相互作用产生局部高压力区是驱动冲击波传播和形成动态黑腔的关键物理过程.由于辐射超声速传播及其与冲击波波阵面的空间分离,产生了辐射温度较高而物质未受明显压缩的动态黑腔区域.丝阵等离子体碰撞泡沫转换体前的状态分布决定了动态黑腔辐射场的主要特征,可以通过改变负载参数调整并优化黑腔辐射波形.综合考虑黑腔峰值辐射温度和有效维持时间两个参数,选择匹配质量的丝阵和泡沫,使丝阵质量略小于泡沫,可以获得相对优化的动态黑腔辐射波形.同时,合适的丝阵/泡沫初始半径比也是优化动态黑腔辐射的重要影响因素.

关键词： Z箍缩内爆动态黑腔辐射冲击波

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喷气Z箍缩内爆动力学过程的数值模拟研究

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物理学报 2003年第7期52卷 1650-1655页

作者：宁成杨震华丁宁北京应用物理与计算数学研究所北京100088

在分析了喷气Z箍缩内爆等离子体物理过程的基础上 ,作了必要的假定和简化 ,给出了物理模型和相应的数学方程组 .研制了一维三温辐射磁流体动力学的数值模拟程序 ,对氖喷气Z箍缩内爆产生高温高密度等离子体过程进行了总体数值模拟 ,得到... 详细信息

在分析了喷气Z箍缩内爆等离子体物理过程的基础上 ,作了必要的假定和简化 ,给出了物理模型和相应的数学方程组 .研制了一维三温辐射磁流体动力学的数值模拟程序 ,对氖喷气Z箍缩内爆产生高温高密度等离子体过程进行了总体数值模拟 ,得到了等离子体各参量在内爆过程中的时空分布 ,再现了该内爆动力学整体过程 ,并与GAMBLE Ⅱ装置的实验结果进行了比较 .计算结果表明 ,在对热传导系数和等离子体电阻率作适当调整后 ,得到的计算结果是自洽的 ,其中内爆到心时刻、x射线辐射脉冲的脉宽和总能量等宏观量与实验结果比较接近 .同时对喷气Z箍缩内爆过程的“拉链”(zippering)效应也进行了分析计算 .

关键词：喷气Z箍缩内爆动力学过程数值模拟等离子体物理一维三温辐射磁流体动力学核聚变

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“强光一号”装置上部分Z箍缩实验结果的物理分析

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物理学报 2007年第1期56卷 338-345页

作者：宁成丁宁杨震华北京应用物理与计算数学研究所北京100088

从原子的电离能和维持等离子体所需能量出发,给出了估算任一元素材料,要产生任一壳层的X射线辐射,每个离子(原子)所需要的基本能量和要达到的内爆箍缩速度的方法.对“强光一号”加速器上典型的氪喷气和部分钨丝阵Z箍缩实验的电流和电压... 详细信息

从原子的电离能和维持等离子体所需能量出发,给出了估算任一元素材料,要产生任一壳层的X射线辐射,每个离子(原子)所需要的基本能量和要达到的内爆箍缩速度的方法.对“强光一号”加速器上典型的氪喷气和部分钨丝阵Z箍缩实验的电流和电压波形所蕴涵的丰富物理信息进行了分析,得到了电感和洛伦兹(Lorentz)力做功等物理量的变化规律以及负载参数变化对它们的影响.该电感与基于壳层模型计算出的电感有较大的差异.前者随箍缩开始而缓慢增大,甚至在箍缩到心和飞散后还在增大,最后大致稳定在100nH附近.差异可能是由于壳层模型过于简化和电流电压的测点同负载有一定的距离而造成的.当丝阵直径为8mm时,洛伦兹力做功最大;当丝阵直径相同时,丝数较大时,洛伦兹力做功也较大.同时还对该加速器的喷气和丝阵负载的线质量进行了优化,表明也是直径为8mm的钨丝阵为最佳负载,这同实验的优化结果也一致.

关键词： Z箍缩 X射线辐射电感负载分析

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多物理耦合计算中动态输运问题高效蒙特卡罗模拟方法

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物理学报 2022年第9期71卷 10-16页

作者：上官丹骅闫威华魏军侠高志明陈艺冰姬志成北京应用物理与计算数学研究所北京100094

多物理耦合计算在众多领域都有重要应用.如果其包含粒子输运过程,用蒙特卡罗方法模拟粒子输运常占据大部分的计算时间,因此多物理耦合计算中动态输运问题的高效蒙特卡罗模拟方法意义重大,其不可避免地依赖于大规模并行.基于动态输运问... 详细信息

多物理耦合计算在众多领域都有重要应用.如果其包含粒子输运过程,用蒙特卡罗方法模拟粒子输运常占据大部分的计算时间,因此多物理耦合计算中动态输运问题的高效蒙特卡罗模拟方法意义重大,其不可避免地依赖于大规模并行.基于动态输运问题的特点,本文提出了两种新方法:一是针对输运燃耗耦合计算的新型计数规约算法;二是动态输运计算样本数自适应算法.两种算法都能在保持计算结果基本不变的前提下使计算时间大幅减少,从而提高了效率.

关键词：多物理耦合计算动态输运蒙特卡罗方法

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