检索结果-内蒙古大学图书馆

力学学报 2024年第9期56卷 2681-2694页

作者：刘海生张润森张腾刘铖北京理工大学宇航学院北京100081 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 中国久远高新技术装备有限公司北京100088

多柔体系统的动力学过程不仅包含结构大范围刚体运动带来的几何非线性,也存在大变形导致的几何非线性.近年来,基于李群局部标架的建模方法(local frame of Lie group,LFLG)被验证可与各类建模方法结合,能够消除刚体运动带来的几何非线性... 详细信息

多柔体系统的动力学过程不仅包含结构大范围刚体运动带来的几何非线性,也存在大变形导致的几何非线性.近年来,基于李群局部标架的建模方法(local frame of Lie group,LFLG)被验证可与各类建模方法结合,能够消除刚体运动带来的几何非线性.同时,大变形导致的几何非线性也将随着空间离散加密逐渐减弱.由此,LFLG可消除多柔体系统中部件的几何非线性,刚体与柔性体惯性力、内力及其Jacobian矩阵均满足刚体运动的不变性,可有效减少单元Jacobian矩阵更新次数.但由于多体系统还广泛存在约束及载荷的非线性,LFLG方法在实际应用中是否能够提升系统整体的Jacobian矩阵复用效率尚未进行深入探讨.并且,多柔体系统通常采用变阶变步长时间积分策略求解动力学方程,算法阶数以及时间步长变化也将导致多体系统Jacobian变化,加剧了系统Jacobian复用难度.为客观分析LFLG方法在实际仿真中的数值特性,文章首先以共旋坐标建模方法为例,给出了基于李群局部标架的三维Timoshenko梁单元建模方法.较于几何精确建模、绝对节点坐标等方法,该方法能够最大复用小变形有限元方法的单元算法,可降低单元开发难度;其次,搭建了LFLG方法的变阶变步长BDF(backward difference formula)与变步长广义α积分器的计算流程,并针对小变形与大变形两种工况,分析单元弹性力及阻尼力几何非线性特性,对比Jacobian复用效率;最后,通过与全局标架算法对比,分析局部标架方法与全局标架建模方法的数值特性.

关键词：李群局部标架方法共旋方法几何非线性向后差分时间积分方法广义α 时间积分方法

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氘氘冰层贯穿性缺陷对ICF冷冻靶内爆性能的影响

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计算物理 2022年第3期39卷 268-276页

作者：谷建法葛峰峻戴振生康洞国邹士阳北京应用物理与计算数学研究所北京100094

使用二维多群辐射扩散流体力学程序LARED-S,模拟研究DD冰贯穿性缺陷在方波驱动DD冷冻靶内爆过程中的演化行为及其对内爆性能的影响。模拟结果表明:DD冰层贯穿性缺陷显著降低DD冷冻靶内爆的中子产额,二维模拟产额仅为一维结果的23.8%。D... 详细信息

使用二维多群辐射扩散流体力学程序LARED-S,模拟研究DD冰贯穿性缺陷在方波驱动DD冷冻靶内爆过程中的演化行为及其对内爆性能的影响。模拟结果表明:DD冰层贯穿性缺陷显著降低DD冷冻靶内爆的中子产额,二维模拟产额仅为一维结果的23.8%。DD冰层贯穿性缺陷使靶丸CH(Si)的烧蚀层生成大幅度的尖钉,穿透到芯部热斑区。在中子bang-time时刻,热斑区混入了487 ng的烧蚀物质,使芯部韧致辐射漏失功率相对一维理想内爆显著升高,离子温度与DD核反应速度相应降低。同时,高密度的烧蚀层尖钉把DD热斑推离球心,显示明显的P1不对称性,而且高温热斑具有定向流动速度,降低了内爆动能转化为热斑内能的效率。

关键词：惯性约束聚变氘氘冰层贯穿性缺陷 P1不对称性

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交错网格上基于相交重映的两步欧拉法

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计算物理 2024年

作者：宫翔飞郭少冬北京应用物理与计算数学研究所计算物理全国重点实验室

采用拉氏时间推进加重映到初始网格的方式，在结构化交错欧拉网格上实现了一种新型的两步欧拉法。拉氏时间推进采用预估-校正方法，混合网格的拉氏计算中引入了压力松弛模型。用MOF(Moment of Fluid)重构显式界面，将混合网格剖分为多... 详细信息

采用拉氏时间推进加重映到初始网格的方式，在结构化交错欧拉网格上实现了一种新型的两步欧拉法。拉氏时间推进采用预估-校正方法，混合网格的拉氏计算中引入了压力松弛模型。用MOF(Moment of Fluid)重构显式界面，将混合网格剖分为多个介质多面体，实现了精确的相交重映。考虑到已有拉氏网格与拉氏网格相交算法的低效性，实现了与两步欧拉法更适配的拉氏网格与欧拉网格相交算法。数值模拟结果表明，在欧拉框架下构造显式界面，能够提高欧拉方法对界面的分辨能力，本文构造显式界面进行相交重映的算法具有健壮且高效的特点，在大变形模拟中也可以保持较好的完整性。

关键词：两步欧拉法相交重映多介质交错网格

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基于神光100kJ装置的五倍频汤姆孙散射评估

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光学学报 2022年第11期42卷 181-191页

作者：赵航李志超李欣刘耀远龚韬郭亮李三伟蒋小华李琦潘凯强陈朝鑫杨冬丁永坤王峰中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

基于神光100 kJ装置的实验条件,对深紫外五倍频汤姆孙散射诊断应用的可行性与适用性进行了评估,并与目前广泛应用的四倍频汤姆孙散射进行了对比,为面向惯性约束聚变等离子体高精度诊断的技术路线选择提供了参考。从探针束信号、驱动束... 详细信息

基于神光100 kJ装置的实验条件,对深紫外五倍频汤姆孙散射诊断应用的可行性与适用性进行了评估,并与目前广泛应用的四倍频汤姆孙散射进行了对比,为面向惯性约束聚变等离子体高精度诊断的技术路线选择提供了参考。从探针束信号、驱动束本底和轫致辐射本底等方面进行评估,针对汤姆孙散射离子谱和电子谱测量波段分别开展讨论。结果表明:对于离子谱,采用五倍频探针束可以显著提升信背比;对于电子谱红峰,无论采用五倍频探针束还是四倍频探针束均受到驱动束强本底的干扰;对于电子谱蓝峰,采用五倍频探针束可以避开驱动束本底,但轫致辐射本底会显著增强。综合来看,五倍频汤姆孙散射对低原子序数等离子体的测量具有显著的优势,对高原子序数等离子体的测量优势并不明显。

关键词：真空紫外汤姆孙散射五倍频惯性约束聚变等离子体

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飞秒光场中锂原子三重电离的光电子关联动量与能量谱研究(特邀)

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光子学报 2022年第8期51卷 329-336页

作者：刘士炜叶地发刘杰北京计算科学研究中心北京100193 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研究生院北京100193

理论研究了飞秒光场中锂原子的三重电离问题。改进经典轨道蒙特卡罗方法获得了锂原子基态的稳定构型并数值计算了激光强度范围为10^(13)W/cm^(2)至1017W/cm^(2)锂的电离率。分析电离后Li^(3+)的动量谱,揭示了包括非序列三重电离与序列... 详细信息

理论研究了飞秒光场中锂原子的三重电离问题。改进经典轨道蒙特卡罗方法获得了锂原子基态的稳定构型并数值计算了激光强度范围为10^(13)W/cm^(2)至1017W/cm^(2)锂的电离率。分析电离后Li^(3+)的动量谱,揭示了包括非序列三重电离与序列三重电离的电离机制。根据Dalitz图中绘制的电子能量分布的关联谱,发现在非序列三重电离过程中存在明确的(e,3e)电子关联效应,即率先电离的电子与母离子发生再散射,使得内壳层的两个电子同时电离。此外,模拟表明即使在强度高达10^(17)W/cm^(2)的序列三重电离区域也存在电子再散射过程。

关键词：强场激光物理超快过程碱金属原子多重电离电子关联

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马赫杆加载下无氧铜的动态破碎

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爆炸与冲击 2023年第11期43卷 65-72页

作者：叶川兵段志伟李绪海王曦潘昊俞宇颖胡建波中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理全国重点实验室四川绵阳621999 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

为了深入了解金属材料在复杂加载下的动态破碎行为,在有限元模拟的基础上,设计了两类马赫杆加载实验,用于研究无氧铜在复杂加载下的动态破碎行为。实验中,采用火炮加载马赫透镜和激光粒子速度干涉仪测量自由面速度,实现了峰值压力分别为... 详细信息

为了深入了解金属材料在复杂加载下的动态破碎行为,在有限元模拟的基础上,设计了两类马赫杆加载实验,用于研究无氧铜在复杂加载下的动态破碎行为。实验中,采用火炮加载马赫透镜和激光粒子速度干涉仪测量自由面速度,实现了峰值压力分别为95.75和32.38 GPa的动态加载。结果表明,实验中成功实现了稳定的马赫杆加载,并且观察到马赫杆加载下无氧铜的2种不同近表面破碎模式,即高压下产生微层裂、低压下产生三角波层裂,且层裂区呈凸形分布。

关键词：马赫杆微层裂无氧铜动态破碎

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二维片状相对论电子束到靶规律研究

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强激光与粒子束 2024年第4期36卷 227-232页

作者：高磊郝建红张芳赵强范杰清薛碧曦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

相对论电子束在理想顺磁环境下能够以较高的注量率击中靶目标,但实际情况中由于受环境的影响,相对论电子束的传输方向可能会与地磁场呈小角度偏差,因此会受到地磁场的作用产生拉莫尔进动,影响电子束的到靶瞄准以及到靶注量。基于二维片... 详细信息

相对论电子束在理想顺磁环境下能够以较高的注量率击中靶目标,但实际情况中由于受环境的影响,相对论电子束的传输方向可能会与地磁场呈小角度偏差,因此会受到地磁场的作用产生拉莫尔进动,影响电子束的到靶瞄准以及到靶注量。基于二维片状相对论电子束,分别对相对论电子束顺磁和偏离磁场3°角两种传输情况进行仿真模拟,通过模拟束团的传输过程,分析研究了顺磁环境下不同传输距离束团到靶率的变化规律,以及偏离磁场3°角时传输过程中注量率的变化规律,为相对论电子束到靶率的预估和靶目标的瞄准提供数据参考。

关键词：相对论电子束到靶率注量率回转点拉莫尔进动

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提高多群截面蒙特卡洛计算效率的方法研究

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计算物理 2024年

作者：王旸李树北京应用物理与计算数学研究所中国工程物理研究院研究生院

确定论方法求解中子输运方程时，需要用精确的中子通量谱估算多群截面，该通量谱可通过蒙卡中子输运过程获知。已有的使用蒙卡方法计算多群截面与散射矩阵的程序MCNPNG（蒙特卡罗多群截面统计分析软件），在计算材料种类多、几何结构复... 详细信息

确定论方法求解中子输运方程时，需要用精确的中子通量谱估算多群截面，该通量谱可通过蒙卡中子输运过程获知。已有的使用蒙卡方法计算多群截面与散射矩阵的程序MCNPNG（蒙特卡罗多群截面统计分析软件），在计算材料种类多、几何结构复杂的模型时时间开销非常大，不利于工程应用。本文首先分析了其原因，并针对性地开展了优化，有效提升了计算效率；然后开展了多群截面与散射矩阵计算的并行方法研究，研制了相应的程序模块，显著降低了运行时间，且在调用数百CPU的情况下仍能保持85%以上的并行效率。最后，通过对OKTAVIAN基准题的计算分析，验证了多群截面与散射矩阵并行计算方法的正确性和高效性。

关键词：多群截面散射矩阵蒙特卡罗方法并行方法

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耦合非线性薛定谔方程组孤立子解的局部间断Petrov-Galerkin方法数值模拟

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工程数学学报 2024年第6期41卷 1109-1132页

作者：赵国忠蔚喜军包头师范学院数学科学学院包头014030 北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京100088

耦合非线性薛定谔方程组在量子物理、非线性光学、晶体物理、波色–爱因斯坦凝聚和水波动力学等很多物理领域有着重要的应用价值。提出了一种局部间断PetrovGalerkin方法。首先,将耦合非线性薛定谔方程组改写为一阶微分方程组。空间离... 详细信息

耦合非线性薛定谔方程组在量子物理、非线性光学、晶体物理、波色–爱因斯坦凝聚和水波动力学等很多物理领域有着重要的应用价值。提出了一种局部间断PetrovGalerkin方法。首先,将耦合非线性薛定谔方程组改写为一阶微分方程组。空间离散采用间断Petrov-Galerkin方法,时间离散采用三阶总变差不增Runge-Kutta方法。数值实验表明,该算法对线性元和二次元都能达到最优收敛阶。通过数值算例计算了质量、动量和能量守恒量,该算法可以很好地模拟单孤立子传输、双孤立子碰撞和三孤立子碰撞现象。此外,该算法可以在较长的时间间隔内模拟复杂波型的相互作用或传播,还可以模拟孤子传输和孤子产生现象。

关键词：局部间断Petrov-Galerkin方法耦合非线性薛定谔方程孤立子碰撞守恒量

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特征修正并行预条件算法框架

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计算物理 2024年第1期41卷 64-74页

作者：徐小文莫则尧胡少亮安恒斌北京应用物理与计算数学研究所计算物理全国重点实验室北京100094 中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088

针对实际应用中稀疏线性解法器计算复杂度偏离线性扩展的瓶颈问题,提出特征修正预条件算法统一框架,通过凝练物理特征中影响算法效率的代数特征,结合多层次特征分析,构造特征修正组件。通过几类典型特征修正预条件算法及应用成效,展示... 详细信息

针对实际应用中稀疏线性解法器计算复杂度偏离线性扩展的瓶颈问题,提出特征修正预条件算法统一框架,通过凝练物理特征中影响算法效率的代数特征,结合多层次特征分析,构造特征修正组件。通过几类典型特征修正预条件算法及应用成效,展示了该框架的有效性。

关键词：稀疏线性代数方程组特征修正迭代方法预条件算法并行算法

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