检索结果-内蒙古大学图书馆

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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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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面向高性能工业仿真的交互可视分析引擎

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计算机辅助设计与图形学学报 2021年第12期33卷 1803-1810页

作者：曹轶王华维夏芳张哲艾志玮吴付坤曹斯铭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

针对大规模仿真数据对仿真设计分析造成的前后连贯交互力弱、可视交互力低的问题,提出一个面向高性能工业仿真的交互可视分析引擎.首先构建可高效耦合几何模型和计算网格的三维混合数据模型;然后提出面向前后连贯仿真设计的并行可视分... 详细信息

针对大规模仿真数据对仿真设计分析造成的前后连贯交互力弱、可视交互力低的问题,提出一个面向高性能工业仿真的交互可视分析引擎.首先构建可高效耦合几何模型和计算网格的三维混合数据模型;然后提出面向前后连贯仿真设计的并行可视分析流程;最后通过体网格外表面提取的图元数据轻量化方法,耦合GPU真实感绘制,以支撑实时高质量的仿真设计与分析.该引擎已集成到国产航空发动机仿真软件中,结果表明,可流畅地支持大规模仿真应用的设计分析,Trent-1000发动机模型数千万非结构网格的一键导入交互性能高出ANSYS商业软件8倍以上.

关键词：可视化计算机辅助工程高性能计算实时交互

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适用于光厚、强散射介质的SN方程快速求解策略

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核动力工程 2021年第1期42卷 217-223页

作者：李志鹏程汤培杨超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

为实现反应堆大厂房屏蔽问题的快速计算,需要建立一种能够尽可能减少数值负注量率、保证迭代格式的线性特性、同时能够在较大的网格内取得良好精度、计算量较小的离散纵标方法(SN)空间离散格式。本研究基于单群SN固定源输运方程的空间... 详细信息

为实现反应堆大厂房屏蔽问题的快速计算,需要建立一种能够尽可能减少数值负注量率、保证迭代格式的线性特性、同时能够在较大的网格内取得良好精度、计算量较小的离散纵标方法(SN)空间离散格式。本研究基于单群SN固定源输运方程的空间解析解,采用解析基函数展开方法实现SN空间离散;为了提高计算效率,采用权重系数方法,避免单个网格内大量的指数运算;研究高阶源项的计算方法,提高数值计算精度;最后基于Krylov子空间方法实现自散射源项的快速迭代计算。数值结果表明该方法可在材料区域较为均匀的光厚介质中取得较大的优势,可用于反应堆大厂房屏蔽问题的快速计算。

关键词： SN方法离散格式屏蔽计算

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求解压力Poisson方程的混合粗化代数多重网格算法

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计算物理 2023年第5期40卷 527-534页

作者：胡少亮许开龙徐然刘再刚徐小文安恒斌范荣红汪振宇王伟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计算机应用研究所四川绵阳621900

针对复杂流动中Navier-Stokes(N-S)方程SIMPLE算法导出的压力Poisson(泊松)离散线性系统,提出一类基于混合粗化的代数多重网格(AMG)算法。该算法采用一类非光滑聚类粗化和经典C/F粗化结合的方式构造网格层次结构,希望在不影响收敛性的... 详细信息

针对复杂流动中Navier-Stokes(N-S)方程SIMPLE算法导出的压力Poisson(泊松)离散线性系统,提出一类基于混合粗化的代数多重网格(AMG)算法。该算法采用一类非光滑聚类粗化和经典C/F粗化结合的方式构造网格层次结构,希望在不影响收敛性的情况下,减少AMG算法的启动开销。通过航空发动机燃烧室复杂流动数值模拟应用验证了该算法的有效性。结果表明:对于典型算例,相对于经典AMG算法,该算法可以获得78%的加速。

关键词：不可压N-S方程 Poisson方程线性解法器预条件迭代代数多重网格

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面向精度可控的大规模结构化数据集约减方法

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计算机辅助设计与图形学学报 2021年第12期33卷 1795-1802页

作者：艾志玮冷珏琳夏芳王华维曹轶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

科学与工程模拟产生的数据规模可达TB甚至PB量级,数据约减已成为降低I/O时间开销和存储成本的重要手段.为实现高精度的科学可视化和数据分析,面向大规模结构化数据集,提出一个精度可控的数据约减方法.该方法首先以可视分析数据的插值误... 详细信息

科学与工程模拟产生的数据规模可达TB甚至PB量级,数据约减已成为降低I/O时间开销和存储成本的重要手段.为实现高精度的科学可视化和数据分析,面向大规模结构化数据集,提出一个精度可控的数据约减方法.该方法首先以可视分析数据的插值误差为约束条件,根据物理场量的空间分布特征构造多层嵌套的自适应背景网格;然后,将原始数据插值映射到轻量化的背景网格,减少冗余数据的存储;最后,将约减后的数据集并行输出至高效存储的可视化文件.数据约减算法基于并行编程框架JASMIN实现,能够无缝对接基于JASMIN框架研发的数值模拟程序.经测试,并行算法可扩展至上万CPU核.数据约减方法已成功应用于无人机辐照电磁模拟,在不超过10%的相对误差范围内,将千亿结构网格数据集的规模降低了99.8%.基于约减数据绘制的图像与原始数据图像之间的峰值信噪比为47.08 dB,具有较高的相似度,满足可视分析的分辨率要求.

关键词：数据约减结构化数据集精度可控自适应细化多分辨率技术

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基于领域分析的结构线性静力软件串并行一致化方法

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计算机科学 2024年第9期51卷 87-95页

作者：唐德泓杨浩文龙飞徐正秋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 四川中锐信息技术有限公司成都610041

并行CAE软件的计算结果串并行一致性是其计算结果可信的必要条件。然而,软件研发时常引入串并行不一致缺陷,其形式众多,现象相互耦合,散布于海量代码中,成为实现CAE软件串并行一致性的挑战。文中以结构线性静力软件的串并行一致性需求... 详细信息

并行CAE软件的计算结果串并行一致性是其计算结果可信的必要条件。然而,软件研发时常引入串并行不一致缺陷,其形式众多,现象相互耦合,散布于海量代码中,成为实现CAE软件串并行一致性的挑战。文中以结构线性静力软件的串并行一致性需求为切入点,针对现有的“专家知识法”与“缺陷定位法”应用于CAE软件串并行一致化时存在的粒度粗、准度差、成本高和缺乏系统性问题,引入领域分析方法,并与专家知识和数据流状态比对结合,提出了一种适用于结构线性静力的串并行一致化方法,实现了结构线性静力软件串并行不一致缺陷的细粒度、高准度与低成本系统性识别与修复。基于前述方法形成相关工具,并将方法与工具应用于SSTA的串并行一致化,识别并修复其中8处串并行不一致缺陷,使其通过90余真实模型的串并行一致考核,并实现串并行结果严格一致;同时,该方法与工具还将串并行不一致缺陷定位耗时由平均大于两人天降低至数人时。

关键词：串并行一致化结构线性静力软件串行代码并行化领域分析缺陷定位

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通用嵌入式离散裂缝模型热-流-固耦合大规模并行数值模拟技术

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石油学报 2025年第3期46卷 574-587页

作者：姚军王通孙致学孙海黄朝琴中国石油大学(华东)油气渗流研究中心山东青岛266580 中国石油大学(华东)深层油气全国重点实验室山东青岛266580 中国工程物理研究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

复杂裂缝系统热-流-固耦合流动广泛存在于非常规和深层油气藏开发过程中,由于裂缝系统热-流-固耦合数值模拟计算量巨大,并行计算技术是实现裂缝系统精细数值模拟的有效方法。对基于通用网格嵌入式离散裂缝模型的热-流-固耦合大规模并行... 详细信息

复杂裂缝系统热-流-固耦合流动广泛存在于非常规和深层油气藏开发过程中,由于裂缝系统热-流-固耦合数值模拟计算量巨大,并行计算技术是实现裂缝系统精细数值模拟的有效方法。对基于通用网格嵌入式离散裂缝模型的热-流-固耦合大规模并行数值模拟技术进行了研究。首先,基于区域分解方法,研发了嵌入式离散裂缝模型大规模并行求解技术,并且提出了在非结构网格中,基质与裂缝两套独立系统的连接关系分解方法。其次,针对多组分热-流-固耦合问题,使用有限体积法实现了组分流动、传热与力学控制方程的统一数值离散,使用顺序隐式牛顿方法对耦合非线性问题进行并行迭代求解。最后,通过与解析模型对比验证了数值方法的准确性,并且将数值模拟器应用于多层页岩气藏立体开发、深层高温裂缝性油藏注水开发数值模拟,并且在不同并行规模下对并行计算性能与可扩展性进行了分析。实现的并行数值模拟技术能够对实际工程中的三维离散裂缝系统进行大规模精细并行数值模拟,并且在不同的并行规模下都取得了良好的并行性能与可扩展性,能够成为裂缝性油气藏开发的有效设计与分析工具。

关键词：油藏数值模拟嵌入式离散裂缝模型热-流-固耦合并行计算网格

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发挥国家自然科学基金源头支撑作用的实践探索--以中物院软件中心为例

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办公室业务 2024年第6期 147-149页

作者：赵媛朱景焕于翠影中物院高性能数值模拟软件中心北京应用物理与计算数学研究所

从重大应用需求中凝练科学问题,有效发挥国家自然科学基金(以下简称“科学基金”)源头支撑作用,服务国家创新驱动发展,是新时期科学基金的发展思路之一。文章介绍了中物院高性能数值模拟软件中心(以下简称“软件中心”)落实这一发展思... 详细信息

从重大应用需求中凝练科学问题,有效发挥国家自然科学基金(以下简称“科学基金”)源头支撑作用,服务国家创新驱动发展,是新时期科学基金的发展思路之一。文章介绍了中物院高性能数值模拟软件中心(以下简称“软件中心”)落实这一发展思路的实践经验。该中心作为科学基金项目依托单位面向国家重大需求,充分发挥需求牵引的独特优势,积极探索科学基金管理机制,坚持以问题为导向,深入提炼科学问题,加强应用基础研究,培养了科技创新人才,发挥了科学基金在满足国家重大应用需求的源头支撑作用。

关键词：重大应用问题导向科学基金管理机制源头支撑

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锥形长药柱水下爆炸冲击波参数计算方法

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爆炸与冲击 2022年第1期42卷 133-141页

作者：徐维铮黄超张磐黄宇曾繁王星郑贤旭中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621999 中国工程物理研究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

为了计算锥形长药柱水下爆炸冲击波压力,以及研究长脉宽冲击波的传输特性,基于叠加原理建立了冲击波压力-时间曲线的计算方法,通过实验验证了该方法的有效性,在此基础上分析了锥形长药柱不同方位冲击波压力的分布规律。研究结果表明:锥... 详细信息

为了计算锥形长药柱水下爆炸冲击波压力,以及研究长脉宽冲击波的传输特性,基于叠加原理建立了冲击波压力-时间曲线的计算方法,通过实验验证了该方法的有效性,在此基础上分析了锥形长药柱不同方位冲击波压力的分布规律。研究结果表明:锥形长药柱产生的冲击波压力具有各向异性,在起爆端一侧形成的是具有厚波头特征的低幅值长脉宽冲击波,在装药径向形成的是接近指数衰减的高幅值冲击波,而在远离起爆端的冲击波压力幅值和脉宽则介于前两者之间。锥形长药柱与球形装药冲击波分布的差异是由于装药形状和起爆方式的改变所导致的,由于装药不同部位起爆的时间差,导致水下爆炸冲击波在不同位置的叠加效果存在明显差异,药柱周围流场中形成的冲击波压力具有方向性。利用提出的计算方法得到的计算结果与实验结果和数值模拟结果吻合较好,研究结果可为锥形长药柱水下爆炸冲击波威力场和毁伤评估提供参考和依据。

关键词：水下爆炸冲击波锥形长药柱长脉宽压力

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